DE2501061A1

DE2501061A1 - Akkumulator fuer thermische energie

Info

Publication number: DE2501061A1
Application number: DE19752501061
Authority: DE
Inventors: Bernard Contour
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-15
Filing date: 1975-01-13
Publication date: 1975-07-17
Also published as: US4031952A; JPS5179852A

Description

. I 4 DÜS3EJ.C3RF, dan xl.Januar ^! - ■ ν' ... K./wU.-

PATENTANWÄLTE . . ".:/ · '

:?L.-ING. WALTER KÜBORN " .·.·...

x'L.-PHYS. DR. PETER PALGEN ... ,'·: *

4 DÜSSELDORF ". ^;*.ί / .·

LVANYSTRASSE 2 · TELEFON 632727 * > ·.

S-SPARKASSE DÜSSELDORF NR. 1014463 · · '. "' -. ·

SCHE BANK AG., DÜSSELDORF 2919207 ·■■.·..;.

.SCHECK-KONTO: KÖLN 115211-504 · .:-

Bernard C ο η t o. u r in Verrat lies (Yvelines) Prankreich. ' ·"' · .

Akkumulator für thermische ■ Energie.

Die Erfindung betrifft feinen Akkumulator bzw. Sammler für thermische Energie."in der Form von überhitztem Wasser, welcher.beispielsweise^Zurückgewinnung von Wäremeinheiten (Kalorien) einer klassischen oder nuklearen Wärmequelle zur ..städtischen Beheizung bestimmt ist. ' ■.;-·.

Die Erfindung bezweckt die- Schaffung eines Akkumulators bzw. Speichers von. thermis.cher Energie, welchefdie Rückgewinnung bzw^ Wiedererlangung von Wärmeeinheiten zuläßt, welche üblicherweise verloren sind und in die Atmosphäre 'oder .ih^.Plüsse ausgestoßen werden, und ausserdem die Möglichkeit gibt, die Wärmeeinheiten zur häuslichen Beheizung zu verwenden, ohne die Elektrizitätserzeugung·'der Zentrale auf Stunden eines starken Verbrauchs zu -mj/ldern.

Hierzu bezieht sich die Erfindung auf einen Akkumulator für thermische·"Energien der sich dadurch kennzeichnet, daß er ein Reservoir·¹ bzw. einen Behälter aufweist, welcher in einer'horizontalen Ebene in zwei Abteile bzw. Abteilungen durch ein undurch-

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ORIGINAL

lässiges, thermisch isolierendes .und den Druck übertragendes Teilungsdiaphrergma/^md' da^?das obere ge^en die freie Außenluft offene Abteil .eine Schwermasse von einer solchen Stärke aufnimmt, daß die Masse durch ihren gleichförmigen Druck auf das Diaphragma - den Druck, welchen das überhitzte im unteren Abteil gespeicherte Wasser auf das-!Diaphragma ausübt, ausgleicht, wobei bei dem Reservoir dessen unteres Abteil durch einen Beschickungskreis gespeist wird und einen Entleerkreis speist und wobei die Masse des im unteren Abteil sowie'·in dem Beschickung's- und Entleerkreisen befindlichere, Wassen'gleichii' ist, gleichgültig wie die Art der-Wirkungsweise des Akkumulators ist. · '·.·.

So, .wie das -überhitzte Wasser unter dem undurchlässigen, isolierenden und. de.n durch die es bedeckende Gewichtsmasse ausgeübten Druck übertragende Diaphragma gespeichert ist, kommt das Wasser nicht zum Sieden bzw. Kochen und läßt s^ich durch Pumpen befördern . ■ ■^::

Darüberhinaus hat der vorgeschlagene Akkumulator den Vorteil, wenn die Gewichtsmasse kaltes Wasser ist, über eine erhebliche Menge an kaltem Wasser zur unmittelbaren Bekämpfung der Wirkungen·eines Druckes, der in den Wänden'-auftritt, verfügen zu können. ' ' ·.··'.:

Er ergibt gleichfalls den'Vorteil, mit einer Sicherheitsvorrichtung ausgerüstet werden zu können, welche dazu bestimmt ist, gege.il folgende. Situationen sich gegenüberzustellen bzw. ._:gegen diese Front zu machen: ' :'.

- unkontrollierter Zufluß·'..von Wasser in das untere Abteil·; *."'■'

- unkontrolierter Rückfluß vas. Wasser des unteren Abteils; "':·".

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- Verdampfung in dem unteren Abteil infolge einer unkontrollierten Temperatursteigerung am Austritt des Tauschers des Beschickungskreises*

Ein unkontrollierter Zufluß oder ein solcher Abfluß ergibt sich in dem Fall, wo der Unterschied ■ der Volumenmenge beim Eintritt in und Austritt aus dem unteren Abteil die Kapazität des Kontroll- bzw» Steuersystems des Niveaus des Diaphragmas übersteigen,_ä welches durch einen Behälter gebildet ist, der den ' Dienst bzw. die Arbeit eines Ausdehnungsgefäßes, einer Ergänzungspumpe und eines Auslaßschiebers bzw. Entleerschiebers verrichtet.

Ein unkontrollierter Zustrom kann von dem Netz des Gebrauchs herrühren, wenn das letztere unmittel^ bar mit dem unteren Abteil ohne Zwischenanordnung eines Austauschers verbunden ist.

Ein unkontrollierter Rückfluß kann von einem Bruch der Kanalisation bzw. des Rohrnetzes herrühren^ der im Beschickungskreis .oder im Entletrkreis eintritt. . ^;

Diese Anordnungen greifen nicht Vorbeugungen vorweg, welche übrigens getroffen wertdßn können, um das Auftreten dieser Situationen zu vermeiden oder, die >--'" Folgen hiervon zu begrenzen, so: - Isolierschieber in einfacher und doppelter Anordnung in dem Leitungsbzw. Rohrnetz der Beschickungskreise und der Entleerkreise, welche automatisch in dem Fall einer anormar len Änderung des Niveaus des Diaphragmas schließen;ι

- Diaphragma- oder.Venturi-Begrenzer des Auslasses, welche in dem gleichen Leitungsnetz-Vorgesehen

-Isoliersohieber in einfacher oder doppelter Ah-Ordnung im Dampfzutritt zum Austauscher des Beschikkungskreises mit selbsttätigem Schluß im Fal|.e einer anormalen Steigerung der Temperatur'am Ausgang dieses 509829/0293

" I

ORiGiNAL WSPBCTED

Austauschers mit Hilfe von Überflüssigen Sicherheitsketten.

Die Erfindung betrifft gleichfalls erschiedene Ausführungsformen.

Nach einer ersten Kennzeichnung ist der Behälter ein Erdbecken von kreisförmigem Querschnitt, welches mit einem Teilungsdiaphragma ausgerüstet ist.

Nach einer anderen Kennzeichnung besteht die Gewichtsmasse bzw. -menge aus kaltem Wasser, ohne be·*· sondere chemische Eigenschaften, also nicht kostenaufwendig bei der Versorgung.

Nach einer anderen Kennzeichnung sind die in der Membrane "vorgesehenen öffnungen in zwei Kategorien bzw. Klassen geteilt: ■

- Die erste Kategorie ist dazu bestimmt, 4en Durchgang von Wasser oder Dampf vom unteren Abteil zum oberen Abteil zuzulassen. Zu diesem Zweck ist jede öffnung mit einem Abzug umbaut bzw. versehen, der dazu bestimmt ist, den Ausfluß durch die öffnung hindurch durch das Spiel der Unterschiede der Dichtß?? is&& zu erhöhen. Dieser Abzug ist an seinem oberen Ende geschlossen und derart durchlöchert, um unter guten Bedingungen die Kondensation des Dampfes in das kalte Wasser des oberen Abteils zu bewerkstelligen.

- Die zweite Kategorie ist dazu bestimmt, den Durchgang von Wasser vom oberen Abteil zum unteren Abteil zuzulassen. Zu diesem Zweck ist jede öffnung nach unten von einem Zylinder verlängert, der dazu bestimmt ist, den Abgang, (iesenlurch die öffnung hindurchgeht, durch das Spiel der Unterschiede der Dichteqzu vermehren, ebenso wieTeines;Diffusors' bzw. Zerstäuber^, der dazu bestimmt ist,, die Versprühung

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des Wassers des oberen Abteils in 4^as untere AbteilΖ(λ, erleichtern.

Nach einer anderen Kennzeichnung sind die Verschließorgane durch Polster.mit pneumatischer Aufblähung gebildet.

Nach einer weiteren Kennzeichnung sind die pneumatischen Kreise, welche diese Verschließorgane speisen, mit einem allgemeinen Steuerkreis.verbunden, der in normaler Wirkung mit Überdruck gegenüber dem hydrostatischen Druck gehalten wird, der im Niveau c&t£ttbti'ivittl&v&vi ui&ther HeA&

der? Schieben? We rr schwund entspannt wird im Fall einer anormalen Änderung des Niveau/ cLtz se & P^fth? mas durch die Öffnung der Auslaßschieber, was mechanisch durch die gleiche Niveauänderung gesteuert .wird

Die Erfindung wird anhand der schematisch in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsformen im nach stehenden beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt: Pig. 1 eine schematische Ansicht des Akkumulators,

Fig. 2 ein Wirkungsschema des Akkumulators.

Fig. j5 einen schematischen Schnitt einer Verwirklichungsform des Diaphragmas.

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Ausstattung bzw. Ausrüstung, welche zur Gewährleistung der Stabilität bzw. Haltbarkeit des Diaphragmas bestimmt ist. .

Fig. 5 einen schematischen Schnitt einer Verwirklichungsform der unteren Abteilung bzw. des unteren Abteils.

Fig. 6 schematisch die Verschlußvorrichtung für die Öffnungen der ersten Kategorie in geöffneter .-·' Stellung und in geschlossener Stellung. \

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Fig. 7 schematisch die Verschlußvorrichtung für die öffnungen der zweiten Kategorie in offener Stellung und in geschlossener Stellung.

Fig. 8"schematisch die Steuervorrichtung für die öffnungen der ersten Kategorie.

Fig. 9 schematisch die Steuervorrichtung für die öffnungen der zweiten Kategorie.

Fig. 10 schematisch eine Venturidüse bzw.ein Venturirohr und ein hydraulisches Ventil.

Gem. Fig.₍ 1 besteht der Akkumulator für thermische Energie aus eine;n kegelstumpfförmigen Behälter

Ist nach der Atmosphäre bzw. die Umluft durch die freie Oberfläche 20 des kalten Wassers 5 in dem Abteil A offen.

Das untere Abteil 3 ist von dem Diaphragma im hohlen Teil, dem Boden und den Seitenwänderi'/begrgnzt, welche später genauer beschrieben werden.

Es besteht'also eine geschlossene Umschließung, welche dazu bestimmt ist, thermische Energie in Form überhitzten Wassers aufzuspeichern. Der obere Teil des Abteils B ist aai überhitztem Wasser 5, beispielsweise von 140⁰C ,gefüllt. Der untere Teil ist mit Wasser 7 von der Rücklauftemperatur der Benutzung, z.B. von 8o° C, gefüllt. Die Wirkung der Schichtenbildung infolge des Unterschiedes in der Dichte des überhitz-

g ; gpg

bzw. ei]^£e©3rChei?-=Behäitr5r kreisförmigen Querschnitts, welches teilweise in dem Boden 1 ausgehählt und in einer waagerechten Ebene mit Hilfe eines Diaphragmas in zwei Abteile A und B geteilt ist..

Das obere Abteil A ist durch seinen vom Diaphrag-Ö&fetM*fm Qedcyi λ? - -<?.- - · vf.

ma 4mnd den seitlichen Wänden 10 gebildet'.'

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ten Wassers 5 und des zurückkehrenden Gebrauchswas- · sers 7 hält das wärmste Wasser im oberen Teil. Die Schicht des Überganges ist im wesentlichen flach bzw. eben und hat eine Stärke von einigen Dezimetern. Diese Fläche verlagert sieh nach unten, wenn die thermische Zufuhr von der warmen Quelle 21 die durch die kalte Quelle 22 bewirkte bzw. vorweggenommene Entnahme überschreitet und verlagert sich nach oben gegenteiligenfalls.

Das Becken in Kreisform ist durch Aushub gewonnen. Die abgetragene Erde ist am Umfang gesammelt und bildet einen Damm 2. Die Dichtheit ist für die Seitenwände IO des Abteils, welche mit dem kalten Wasser in Berührung kommen, mit Hilfe von bei der Konstruktion bzw. dem Bau von Kanälen oder Staudämmen für die Seitenwände herkömmlicher Verfahren erreicht. Der BodenaiEtf; des Abteils B .welcher mit überhitztem Wasser in Berührung steht,' ist mit Hilfe eines elastomeren Films, der auf einer Sandschicht angeordnet ist, gebildet.

Einein Fig. 5 wiedergegebene Abwandlung besteht in.der Schöpfung eines Beckens aus dichtem Eisenbe- . ton 81, welches mit Parallelepi/teo/e-K · 82 bedeckt bzw. bestückt ist, gewissermaßen fugendicht aus Beton von geringer bzw. schwacher Wärmeleitung. (Zellenbeton, Bimsbeton oder Beton aus Hochofenschlacke) .»''Selbstdehnbare Gesamtheit ist mit einer elastischen Haut 85 bekleidet, welche die Dichtheit auf der Innenseite gewährleistet.

Ein Kühlkreis bzw. Kühlstrom 84 kühlt das Becken aus Eisenbeton, um schädliche Spannungen in dem Halt des Bauwerkes zu vermeiden.

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¹ » · · ■ I I *

Das Diaphragma 4 ist aus einem Komplex gebildet, der ihm nachstehende Funktionen zu erfüllen gestattet: Die'physikalische Trennung des kalten V/assers und des überhitzten Wassers 5> die thermische Isolierung, welche die Wärmeverluste des überhitzten Wassers beschränkt, die Übertragung des Druckes des kalten Wassers 3 auf das überhitzte Wasser 5 derart, um das Sieden bzw. "Kochen des überhitzten V/assers zu vermeiden.

In dem weiter oben erwähnten Fall (überhitztes Wasser des Abteils B von 14O° C^ist es notwendig, eine Wasserhöhe von j5O m auf dem Diaphragma zu haben, um das Sieden bzw. Kochen des überhitzten Wassers zu vermeiden, welches bei I4j^o C unter diesem Druck eintritt.

Das Abteil B wird durch einen Beschickungskreis ,".gespeist*·: der;eihe Wasserzuleitung bzw. Viasserabnahme 12 im unteren Teil, eine Verbindungsrohrleitung 18 zur warmen Quelle 21, eine Rückrohrleitung 16 mit einem Ausfluß 17 am oberen Teil aufweist, der zur Erteilung geringer bzw. schwacher Geschwindigkeiten und zur Vermeidung von dem Auftreten der Schichtenbildung schädlichen Wirbeln ausgebildet ist. Das A,bteil B speist einen Entnahmekreis, der eine Wasserableitung bzw. -entnahme Ij5 am oberen Teil, eine Verbindungsrohrleitung 16 zur kalten Quelle 23,eine Rückrohrleitung 12 mit dem Auslaß bzw. Ausfluß I5 am tiefen Teil mit der gleichen Charakteristik wie der bei I7 aufweist?.

Fig. 2, in welcher die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in Fig. 1 bezeichnen, gibt eine Montagebild eines solchen Akkumulators mit Montage- bzw. Anordnungseinzelheiten der warmen Quelle

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und der kalten Quelle wieder.

Bei dem betrachteten Fall ist die warme Quelle 21 durch die thermische Energie gebildet, die bei einer Gruppe von Turbogeneratoren 25 - 26 gespeichert bzw. gesammelt wird, die mit Dampf durch einen nukle-"aren Kessel 29 beschickt werden. Mit Hilfe der Pumpe 24 wird das zu überhitzende Wasser durch·Austauscher 25' hindurch in Umlauf versetzt. Die Anordnung läßt also die Wiedergewinnung bzw. das Speichern oder Sammeln des größten Teils der herkömmlich herabgesetzten bzw* abgewerteten Energie, zu, welche beim Kondensator 25 der Turbine 25 gewöhnlich verloren wird. Es ist indessen ein Dampf abzug 28 an der Turbine notwendig, um mit Hilfe des Austauschers 25' die Temperatur des Wassers des Akkumulators auf die gewünschte Temperatur anzuhebend Dieser Abzug, welcher einen Kraft- bzw. Leistungsverlust bei der Turbine also einen Verlust bei der Erzeugung von % Kwh in dem Wechselstromgenerator 26 zur Folge hat, wird während der Leerstunderi^Verbrauch an Elektrizität vorgenommen, um die Verlustkosten der Erzeugung zu mindern. '

Die Kraftquelle 22 ist durch eine Schleife 36 der städtischen Heizung gebildet'/ welche sowohl unmittelbar als auch über einen Austauscher 52 angeschlossen sein kann.

Mit Hilfe der Pumpe yi wird durch den Austauscher 52 das überhitzte Wasser zum Umlauf gebracht, welches , seine Wärmeeinheiten bzw. seinen Wärmeinhalt abgibt. Das Reservoir oder der Behälter 53* welcher die Auf- ' gäbe bzw. die Rolle eines Ausdehnungsgefäßes spielt bzw. erfüllt, ist mit den Leitungen 12 einerseits durch eine Rohrleitung mit Schieber 5^ und anderer-

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seits durch eine Pumpe 35 an das Rohrnetz 12 angeschlossen. In der Periode bzw. der Zeitspanne des Beschickens des Akkumulators Öffnet sich der Schieber 34, um den Volumenüberschuß infolge der Ausdehnung des Wassers zwischen der Überhitzungs· 'temperatur und der Temperatur des Rücklaufes*, gebrauchten Wassers..zu entleeren. In der Periode bzw.. Zeitspanne der Entnahme drückt bzw. injiziert die Pumpe 35 in. den Strom in der vorangehenden Phase gespeichertes Wasser. So ist die Änderung des Volumens infolge der Beheizung des Wassers in dem Re- , servoir 33 aufgefangen bzw. absorbiert, wodurch es möglich ist, das Abteil B auf ein konstantes VoIu- ' men zu halten und demzufolge das Trenndiaphragma in ebeneei- und horizontaler Lage zu halten.

Fig. 3 gibt eine mögliche Ausführungsform des Diaphragmas 4 wieder. . ·

■^A Ein metallischer Aufbau 47 nimmt an seinem Oberteil die metallische Platte 40 auf und trägt mit Hilfe 'bzw. über die Sengen bzw. Stehbolzen V«£ beispielsweise aus Superpolyamidkunststoff (Teflon),

H¹JT

eine gewellte metallische Haut/f um thermische Brükken zu vermeiden. Der Zwischenraum 44 ist mit isolierenden Füllungen 42 ausgefüllt und unter einem Druck aufgebläht, welcher dem Druck gleich ist, der · durch das Wasser auf das Diaphragma ausgeübt wird.

Die gewellte Haut ist selbstdehnbar.

Die Gesamtheit der Scheibe ist an den Wänden des Beckens mit Hilfe einer elastischen Verbindung 48 angebracht.

Ein Vorrichtung, welche eine Führung 49, welche fest am Ring 9 angebracht ist.und eine Stange 49'

ι I

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aufweist, die .in die Führung eingreift und sich in dieser F*-ührt, sichern die Zentrierung bzw. die mit* tige Lage des Diaphragmas.

Fig. 4 veranschaulicht ein Mittel, um die Stabilität bzw. den Bestand oder die Festigkeit des Diaphragmas zu gewährleisten.

Das Diaphragma 4 soll eine stabile Gestaltung aufweisen, d.h. das bei einer ungewollten tfder zufälligen Verformung hinreichende Kräfte ausgeübt werden müssen, um der Deformierung Widerstand zu leisten und diese zu begrenzen. Unter diesen Kräften haben die hydrostatischen Kräfte eine entstabilisierende Wirkung. Als Beispiel sei eine Deformierung bzw. Verformung eines Bereiches des Diaphragmas, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, und eine elementare bzw. einfache Oberfläche des verformten Bereichs betrachtet. Diese elementarische bzw. einfache Fläche, welche sich entfernt von dem mittleren Niveau des Diaphragmas in einer Höhe vonAHsich be-" findet, ist gegenüber den anderen elementarischen Flächen des nichtdeformierten Bereiches einem unterschiedlichen zusätzlichen Druck unterworfen, welcher gleich ist: .

Of -

Dieser Druck ist nach oben gerichtet, wenn4£/ posi tiv ist und das Bestreben hat, die VerformungfvBrzu heben.

Um gegen diese Erscheinung der Unstabilität an zugehen, läßt sich das Diaphragma mit Hilfe des in Fig. 4 wiedergegebenen Stabilisators wieder aus- · gleichen bzw. zurück ins Gleichgewicht bringen

Es sei eine ZoneZdes Diaphragmas betrachtet, die der Starrheit bzw. Steifigkeit des Diaphragmas und den Abmessungen der Zone Rechnung trägt und₇für SO 9829/0293

■ I • III

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sich allein betrachtet stabil.ist, d.h. daß die not- · wendigen Kräfte, um diese Zone zu verformen, größer sind als die hydrostatischen Kräfte, die von einer Deformation bzw. Verformung herrühren»

mit-Der Schwerpunkt dieser Zone sei 'in einem zylin-

drischen Sschwimmer 5o über ein Kabel 5¹· verbunden und die Länge des Kabels so eingestellt, daß der Stoß des halbeingetauchten Schwimmers das Gewicht ausgleicht, welches vom Kabel.der Last 52 und der btrachteten Zone erscheint.

Im Falle der Deformation bzw. Verformung des Diaphragmas, welche sich bis zum Niveau der betrachteten Zone durbh eine Störung der waagerechten Lage bzw. eine Unebenheit überträgt, ändert sich der : Stoß des Schwimmers von:

Hierin bedeuten: ·

S den Schnitt des Schwimmers

Z die Fläche des Diaphragmas, welche auf einen

Schwimmer einwirkt,

die Verformung des Diaphragmas ,

die Volumenmasse des kalten Wassers J>,

äie Volumenmasse des überhitzten Wassers 5*

£ die Fallbeschleunigung #

Die Bedingung der Stabilität schreibt sich:

Fig. 6 und 8 zeigendchematisch die Verschließvorrichtung der öffnungen der ersten Kategorie bzw. der ersten Klasse. Der. Umlauf in «ld er Leitung 114 wird durch-eine Blase gesteuert, welche an ihrem unteren Teil durch die-»Tragstütze 120 gehalten wird.

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ORIGINAL

Das innere Volumen der Blase 91 ist mit dem Kollektor bzw. .Sammler 93 über die Verbindungsleitung 92 verbunden. Nachdemder in dem Sammler 95 herrschende Druck oberhalb oder unterhalb des am Niveau der. . Blase herrschenden hydrostatischen Druckes liegt, nimmt die Blase die Stellung "Geschlossen" oder ' "Offen" ein. · ' ":.. ,

In der Stellung "Offen" baut sich der Umlauf : der Flüssigkeit in der Leitung 114 in"3em durch" clie!'."'"

Pfeile angedeuteten Sinnrauf. . : ^: \

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-, Der Sammler bzw. Kollektor 93 ist fest mit dem ^! Diaphragma 4 mit Hilfe des Abzuges 114 und der Trag- · stütze 122 verbunden. Er speist mehrere Schließor- .

gane. ■'...·

Im Falle des Bruches an einer der Blasen 91,. einer* der Vefoindungsrohrleitungen 92 oder eines Kollektors 93 senkt sich der Druck der Druckluft und öffnet ein Verschlußorgan (Bruch der Blase oder ihrer Verbindungsrohrleitung) oder mehrere (Bruch des Kollektors). Im Fälle des Versagens einer seiner Teile entwickelt sich das System also immer im Sinne der Sicherheit.

Fig. 7 und 9 zeigen schematisch die Vorrichtung zum Verschließen der Öffnungen der zweiten Kategorie bzw. der zweiten Klasse. Der Umlauf in der Leitung 115 wird durch eine Blase gesteuert, welche an ihrem unteren Teil durch die Stütze 121 festgehalten wird. Das Innenvolumen der Blase 100 ist mit dem Kollektor bzw. Sammler 103 über die Verbindungsrohrleitung 102 in Verbindung gebracht.

Nachdem bzw. wenn der in dem Kollektor 103 herrschende Druck über oder unter dem hydrostatischen

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Druck liegt, welcher in der Höhe der Blase herrscht, nimmt letztere die Lage bzw. Stellung "Geschlossen" oder "Offen" ein.

In der Stellung "Offen" baut sich die Abflußbzw. Ausflußmenge von Flüssigkeit in der Leitung to d·» durch dl« Pfeile angedeuteten Sinne auf.

Der Saamler 103 let mit dem Diaphragma 4 durch dl

und fpeist rathweJjTer schlieforgane. Aus bereits bei dem vorgehenden Fall erklärten Gründen entwickelt sich das System im Falle des Versagens einer seiner Bestandteile immer im Sinne der Sicherheit.

Fig. 8 zeigt/;wie die Verlagerung des Diaphragma 4 nach oben die Öffnung des Schiebers 105 über den Steuerheb·! 106 hervorruft, der sich an den Halteranschlag 107 anlehnt,, welcher an einem Bauelement der Anordnung 9 des Akkumulators angebracht ist.

Das öffnen des Schiebers 105 ergibt eine Entspannung des über die Entweichleitung 104 mit einer Zone geringeren hydrostatischen Druckes in Verbindung gesetzten Sammlers 93· Die Press- bzw. Druckluft, welche das Schließen der Verschlußorgane hervorruft, Üuaad'bzw. kommt von einer riichtwiederge- gebenen Quelle durch die biegsame Rohrleitung 108, welche für einen Auelaö b«m«*s«n ist, ame beispielsweise dem eines Bruches eines der Verschlußorgane entspricht .

Fig. 9 zeigt, wie die Bewegung des Diaphragmas 4 nach unten das öffnen des Schiebers 109 über den Steuerhebel 110 hervorruft, der sich gegen den HaI- teranschlag 111 gelegt hat* der an dem Bauteil. 9 des Akkumulators befestigt 1st. :

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, . . ORIGINAL

Das öffnen des Schiebers 109 ergibt eine Entspannung des Sammlers 105, öer über die Entweichleitung 112 mit einer Zone geringeren hydrostatischen Druckes in Verbindung gesetzt ist» Die Druckluft, welche das Schließen der Schließorgane hervorruft, kommt von einer nichtwiedergegebenen Quelle durch" die biegsame Rohrleitung 113, -welche für einen Auslaß bemessen ist, welcher beispielsweise dem Bruch eines der Schließorgane entspricht.

Die durch die Leitungen 114 zu evakuierende Dampfmenge ist infolge einer anderen Eigenschaft bzw. Kennzeichnung der Sicherheitsvorrichtung be- grenzt, welche in Bⁿig. .10 wiedergegeben ist.

Nch dieser andereren Kennzeichnung kann der Beschickungskreis in unmittelbare/ Verbindung mit der Atmosphäre bzw. Umluft über ein.Venturirohr gesetzt werden, welches eine Vermehrung des Druckes aufwärts im Fall der Verdampfung ergibt. Ein hydrostatisches Ventil läßt die überschüssige Energie, welche durch den Beschickungsstrom herangeschafft wird.in die Atmosphäre bzw. Umluft ab. ' ·

Der Beschickungsstr3?«n des Akkumulators umfaßt eine Wasserannahme bzw. Aufnahme 14, eine·Zuführungsrohrleitung 18, eine Umlaufpumpe 2'4, einen Austauscher 23', welcher mit Dampf durch die Rohrleitung 28 gespeist wird, eine Rücklaufrohrleitung 16 und einen Überwurf bzw. Auswurf 17.

Das RÜckleitungsröhrenwerk 16 ist mit einem Venturirohr IJO ausgerüstet, das in der Niveauhöhe des Diaphragmas 4 angeordnet ist.

Das hydraulische Ventil ist durch einen Heber (Siphon) 1J2 und ein Auslaßröhrenw.erk 133 gebildet, welches durch einen Bogen 136 beendet ist, der

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S t I

gegen die Achse des Akkumulatos gerichtet ist. Dieses Ventil 1st auf den Beschickungskreis über eine^Anstechung 1J51 abgezweigt, welche oberhalb des Venturirohres 130 liegt. ·

Bei normaler Wirkungsweise ist die Auslaßleitung bzw. Entleerleitung 133 mit kaltem Wasser gefüllt. Eine Ebene freien Wassers baut sich dort in einem Niveau auf, welches in einer Höhe "1" über der Ebene des Wassers 20 des Akkumulators liegt. Die Höhe' "l" entspricht im -wesentlichen dem Beschickungsverlust in dem Teil der Rohrleitung, der sich zwischen dem Anstieg I3I und dem Auswurf 17 befindet.

Die Übertragungszone zwfechen dem überhitzten Wasser des Beschickungskreises und dem kalten Wasser¹ der Auslaß- bzw. Entleerrohrleitung 133 baut sich am Bogen 135 auf. Beziehungsweise· in dessen Nachbarin schaft.

Der Absdnitt am Hals des Venturi 133 ist derart ' bestimmt, daß das Sinken des Druckes infolge der Beschleunigung der Flüssigkeit (des Pluidums) den Beschickungsverlust des Teiles der Rohrleitung 16' _r gleich ist, die zwischen dem Venturi I30 und dem Ausstoß 17 liegt. Auf diese Weise erscheinen die Verdampfungsbedingungen am Hals des Venturi und am Ausstoß 17 für die gleiche Temperatur des überhitzten Wassers, welches "auä dem Austauscher 23* austritt.

Verdampfung, welche am Hals des Venturi j 130 auftritt, erhöht seinen Verlust an eigentlicher | Beschickung. Wenn dieser zusätzliche Beschickungsverlust unterhalb der Höhe ^f zwischen dem Niveau

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und dem Ende des Bogens Γ5β liegt, wird der in geringer Menge bei VJ erzeugte Dampf durch die Leitungen 114 evakuiert bzw. abgeführt.

• Wenn dieser zusätzliche Beschickungsverlust die Höhe 4/ übersteigt, strömt das kalte Wasser der Auslaßleitung 153 aus und wird durch überhitztes Wasser ersetzt, welches dort verdampft.

Die Auslaßleitung ist sehr schnell mit einem Dampfwassergemisch (Dampfwasseremulsion) gefüllt, dessen geringe Dichte den Druck bei lj5O zum ,sinkenbringt. Der Umlauf hört auf oder kehrt sich in der · Rohrleitung 16 um» Jede Verdampfung in dem Abteil B hört auf. ·

Die Mischung.bzw. Emulsion, welche aus der Auslaßrohrleitung 133 ausströmt, wird durch den Bogen I36 abgelenkt. Sein flüssiger oder zurückkondensierter Teil fällt als Regen in das Abteil' A zurück.

Das Diaphragma 4 senkt sich als Folge des Abzuges bzw. des Abganges des Gemisches (Emulsion) und ruft die öffnung der öffnungen der zweiten Kategorie bzw. der zweiten Klasse sowie den Durchgang von Wasser des Abteils A zum Abteil B durch die Leitungen II5 hervor.

Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen und wiedergegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, von denen andere Verwirklichungsformen und andere j Arten vorgesehen werden können> ohne daß hierdurch . der Erfindungsgedanke verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche. :

. flJ Akkumulator für thermische Energie in Form von überhitztem Wasser, welcher insbesondere die Rückgewinnung von Wärmeeinheiten (Kalorien) einer "klassischen oder, nuklearen thermischen Zentrale für die städtische Beheizung zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reservoir bzw. Behälter in einer horizontalen Ebene durch ein undurchlässiges, thermisch isolierendes, den Druck übertragendes Diaphragma in zwei Abteilungen geteilt ist, von denen das obere Abteil nach der f reien_ Umluft offen· ist und.eine schwerere Masse auf oder von einer derartigen Stärke (Dicke) aufnimmt, daß sie durch ihren gleichförmigen Druck auf das Diaphragma den von dem überhitzten, unteren Abteil gespeicherten Wasser auf das Diaphragma ausgeübten Druck ausgleicht, und von denen das untere Abteil durch einen' Beschickungskreis gespeist wird und einen Auslaß- bzw. Entleerkreis speist, wobei die Masse des im unteren Abteil und den Beschi.ckungsstromen sowie Auslaßströmen befindlichen Wassers konstant ist. gleichgültig von welcher Wirkungsweise der Akkumulator ist.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir bzw. der Behälter aus einem Becken in Erde von kreisförmigem Querschnitt besteht,, welches ein teilendes Diaphragma enthält. bzw. aufweist.

5· Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwermasse des oberen Abteils eine Flüssigkeit, z.B. kaltes Wasser ist.

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4. Akkumulator nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das das kalte Wasser enthaltende Abteil durch das Diaphragma, welches den Boden bildet, und durch Wände bestimmt ist, welche nach einem für Kanäle und Staudämme verwandten Verfahren hergestellt sind, wobeidas das überhitzte Wasser enthaltende Abteil durch das Diaphragma und einen elastomeren auf eine Sandschicht am Boden und auf die Wände -des Beckens gelegten Film ■ bestimmt 3sst.

5. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das das überhitzte Wasser enthaltende Abteil durch ein Becken aus Eisenbeton gebildet ist, der mit einer sich selbst dehnenden Verkleidung aus Parellelepipeden in Beton bedeckt ist, die nicht fugendicht sind und durch ein elastomeres Blatt gedichtet sind.

6. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma aus einer oberen metallisehen Platte und einem unteren elastischen Diaphragma besteht, welche durch ein wärmeisolierendes Polster getrennt sind, das mit einem Druck aufgebläht ist, der dem Druck gleich ist, welcher durch das Wasser ausgeübt wird.

7. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma einerseits .eine starre'' metallische Struktur, welche ein oberes metallisches Diaphragma trägt, und andererseits eine metallische bzw. metallerne augepreßte Haut aufweist, wobei das obere Diaphragma und die Haut durch ein wärmeisolierendes Polster getrennt sind, welches mit einem Druck aufgebläht ist, der dem vom Wasser ausgeübten Druck

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gleich ist, umsein Zerdrücken des wärmedämmenden ' ■ Polsters.zu vermeiden.

8. Akkumulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma an der Wand des Reserv ,voirs bzw. Behälters durch eine elastische Verbindung befestigt ist.

9. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel zum Wieder·? ausgleichen des Diaphragmas vorgesehen ist, um seine Beständigkeit bzw. Stabilität in seiner theoretisch horizontalen Lage zu gewährleisten, wobei das Mit-■ tel beispielsweise durch Schwimmer gebildet ist, welcher jeder durch ein Kabel mit einer Last verbunden ist, die sich auf dem Niveau des Diaphragmas befinden, wobei die Länge des Kabels derart eingestellt ist, daß der Stoß eines jeden Schwimmers das vom Kabel, der Last und den in Frage kommenden -Teil des Diaphragmavberührende Gewicht ausgleicht.

10* Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschickungskreis sich aus einer Wasserentnahme am unteren Teil des unteren Abteils, einem Ausstoß bzw. Ausstrom bzw. Auswurf am oberen Teil des gleichen Abteils zur Gewährleistung von geringen Geschwindigkeiten und zur Vermeidung von Wir·? bein zur Zulassung der Schichtenbildung und eines äußeren Kreises zum Akkumulator, der an eine warme Quelle angeschlossen ist zusammensetzt.

11. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkreis sich aus einer Wasserentnahme am oberen Teil des unteren Abteils, einem Ausstoß am niedrigen Teil des gleichen Abteils zur Gewährleistung geringer Geschwindigkeiten und zum Vermeiden von Wirbeln, um die Bildung von Schichten \ zuzulassen, und einem äußeren Kreis zum Akkumulator zusammensetzt, der mit einer kalten Quelle verbunden ist bzw. an ,eine solche angeschlossen ist. 509829/Q293

12.. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitsvorrichtung vorgesehen ist, welche die Mischung der in den Abteilen A und 3 enthaltenen Flüssigkeit durch VerbindungsÖffnungen • hindurch mit selbsttätigem öffnen im Falle einer bedeutsamen Niveauänderung des Diaphragmas als Folge eines anormalen Wasserzuflusses oder -Qfrrg?» Dampf in das Abteil B oder eines anormalen Rückflusses von Wasser aus dem Abteil B zuläßt.

IJ. Akkumulator für thermische Energie, nach Ansruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsvorrichtung zwei Kategorien von Öffnungen aufwe^s weist, von denen die erste Kategorie den Durchgang von Flüssigkeit vom Abteil' A nach dem Abteil B und die zweite Kategorie den Durchgang von Flüssigkeit aus dem Abteil B zum Abteil A zuläßt.

14-. Akkumulator für thermische Energie nach einem der Ansprüche 12 oder 13j dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen derart ausgebildet sind, daß die Bewegung der Flüssigkeiten durch Abzüge beschleunigt wird und daß die Abzüge mit Vorrichtungen zum Zerteilen bzw. Zerstäuben der Flüssigkeit versehen sind. ■

15. Akkumulator für thermische Energie nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schließen der Öffnungen Verschließorgane mit pneumatischer Steuerung vorgesehen sind.

16. Akkumulator für thermische Energienach einem der Ansprüche 12 bis I5, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schließen der Öffnungen aufblasbare bzw. aufblähbare elastische Blasen vorgesehen sind, durch deren Aufblähen das Schließen erfolgt.

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17· Akkumulator für thermische Energie nach einem der Ansprüche 12 oder 15 dadurch gekennzeich- net, daß die Druckaufhebung der pneumatischen Steuerkreise der Verschließorgane die öffnung der gleichen Organe zur Folgr hat.

18. Akkumulator für thermische Energie nach einem der Ansprüche 12 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckaufhebung bei den pneumatischen Steuerkreisen der Yerschließorgane durch das öffnen von Schiebern erfolgt, die mechanisch durch die Änderung des Niveaus des Diaphragma gesteuert werden.

19. Akkumulator für thermische Energie nach einem der Ansprüche 12 oder IJ, dadurch gekennzeiehnet > daß der Beschickungskreis ein Venturirohr aufweist, welches oberhalb eine Erhöhung des Druckes im Falle einer anormalen Erhöhung der Temperatur des Beschickungskreises zur Folge hat, und daß oberhalb des Venturirohres ein hydraulisches Ventil angeordnet ist, welches die überschüssige, durch den Beschickungskreis zugeführte Energie in die Atmosphäre bzw. Umluft entleert.

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