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Stehender Wärmespeicher.
Bei stehend angeordneten Speichern kann durch die erheblichen Unterschiede des Druckes im oberen und im unteren Teil des Speichers eine Beeinträchtigung der Kapazität auftreten. Ist beispielsweise die Höhe der Wassersäule im Speicher 20 m, so ist der im unteren Teil herrschende Druck um 2 Atm. höher als der Druck im Dampfraum des Speichers. Wenn der Speicher beispielsweise zwischen den Druckgrenze von 14 und 1'5 Atm. arbeiten soll, so wird am Ende der Entladung der Druck an der tiefsten Stelle noch 35 Atm. betragen. Es geht also im Mittel das Gefälle von 1 Atm. verloren, was eine Beschränkung der Kapazität von etwa 18 v. H. ausmachen kann.
Beim Laden des Speichers wird im Wasserinhalt durch die eingeblasene Ladedampfmenge selbst ein Umlauf hervorgerufen, so dass am Ende der Aufladung an allen Punkten des Speichers ungefähr die gleiche Temperatur herrscht. Der Umlauf kommt jedoch zum Stillstand, wenn die Ladung aufhört. Bei der Entladung wird sich also jede Schicht des Speichers nur bis auf die Temperatur entladen, die dem dort herrschenden Druck entspricht. Nun wird zwar das an der Oberfläche befindliche Wasser, das hiebei eine geringere Temperatur erhält als das unten befindliche, infolge seines grösseren spezifischen Gewichtes das Bestreben haben, nach unten zu sinken, wodurch ein Teil des Verlustes vermieden wird, jedoch ist diese Strömung von der Geschwindigkeit der Entladung abhängig und nicht genügend zuverlässig.
Es sind zur Vermeidung der so entstehenden Gefälleverluste mechanisch wirkende Vorrichtungen
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inhalt eines stehenden Speichers in einem lotrechten Umlaufrohr auch während der Entladezeit umwälzen.
Diese Vorrichtungen erfordern jedoch zu ihrem Antrieb einen erheblichen Kraftbedarf.
Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe in der Weise gelöst, dass der Umlauf durch Einblasen einer im Verhältnis zum Speicherinhalt sehr geringen Menge eines dampfförmigen Mittels vorzugsweise in feiner Verteilung in den unteren Teil des Umlaufrohres herbeigeführt wird, um den natürlichen Auftrieb des Heisswassers im Umlaufrohr zu verstärken. Durch die fein verteilte Einführung des Dampfes entstehen kleine Dampfblasen, die mit einer geringen Geschwindigkeit, die etwa der Quadratwurzel aus ihrem Durchmesser proportional ist, nach oben steigen.
Beispielsweise beträgt bei einem Durchmesser der Blase von 1 cm die Geschwindigkeit nur etwa 0'4 m/Sekunde. Während des Aufsteigens verdrängen die Blasen einen gewissen Teil des Wasserinhaltes des Führungsrohres, so dass nach dem Gesetz der kommunizierenden Röhren ein Umlauf eintritt. Bezeichnen wir die sekundlich eingeblasene Dampf-
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Gewicht des Wassers, so erhält man eine Antriebskraft, die zur Beschleunigung der Wassermenge und zur Überwindung der Reibungsverluste des strömenden Wassers dient.
Bei einer Weite des Führungs- rohres von 0 : 5 m kann durch eine Antriebskraft von 50 kg eine Wassermenge von etwa 1000 m3 in dei Stunde umgewälzt werden, wozu nach der obigen Formel mit den oben getroffenen Annahmen eine Dampfmenge von nur etwa 20 in der Stunde eingeblasen werden muss. Es lässt sieh also durch die erfindungsgemässe Vorrichtung auch bei sehr grossen Speichern eine mehrfache Umwälzung in der Stunde
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Besonders günstig wird die vorgeschlagene Einrichtung dadurch, dass sie mit der Anordnung der Ladedüsen vereinigt werden kann. Statt den Ladedampf unten in den Speicher eintreten zu lassen, kann man ihn in geringer Höhe unter dem tiefsten Wasserspiegel innerhalb eines Umlaufrohres, das nahezu bis zum Boden reicht, in das Wasser einfuhren, wodurch der Druckunterschied zwischen dem Druck in der Ladeleitung und dem Höchstdruck im Dampfraum des Speichers verkleinert werden kann.
Die Ladedüsen selbst zum Einführen des Umlaufdampfes bei der Entladung zu benutzen, wäre unzweck. mässig, da sie aus dem angegebenen Grunde hoch angeordnet werden sollen. Jedoch kann man für beide Dampfeinführungen das gleiche Umlaufrohr benutzen.
Ein Beispiel einer solchen Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.
Der Ladedampf tritt durch die Düse D innerhalb des Umlaufrohres U in den Ruthsspeicher S,
Im unteren Teil des Umlaufrohres ist eine mit Bohrungen B versehene Ringleitung R angeordnet, durch die während der Entladung oder auch nur während des letzten Teiles der Entladung der Umlaufdampf eingeleitet wird.
Statt, wie hier angedeutet, ein zentrales Führungsrohr anzuordnen, kann man den Dampf auch auf einer Seite des Querschnittes des stehenden Speichers einblasen, so dass an dieser Stelle ein Auftrieb entsteht. Dabei ist dann die Anordnung einer lotrechten Wand im Speicher zweckmässig.
Um ein Öffnen und Schliessen der Zuleitung des Umlaufdampfes von Hand überflüssig zu machen, kann, wie in der Zeichnung dargestellt, ein vom Druck im Speicher beeinflusstes Reduzierventil. RV Anwendung finden, das selbsttätig öffnet, wenn der Speicherdruck unter eine gewisse Grenze sinkt.
Der Einströmquerschnitt bleibt dann auch während des ersten Teiles der Ladeperiode geöffnet, was kein Nachteil ist, da hiedurch beim Beginn der Ladung eine grössere Beschleunigung des zunächst ruhenden Wasserinhaltes des Umlaufrohres und damit ein schnelleres Erreichen der höchsten Umlaufgeschwindigkeit erzielt wird. Die Anordnung eines solchen Ventils wird sich vor allem dann bezahlt machen, wenn es sich um eine Batterie von Speichern handelt, deren Ladung und Entladung gleichzeitig erfolgt.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Stehender Wärmespeicher mit Umlauf des Wasserinhaltes mittels eines lotrechten Umlaufrohres auch während der Entladezeit, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Umlauf durch Einblasen einer im Verhältnis zum Speicherinhalt sehr geringen Menge eines dampfförmigen Mittels vorzugsweise in feiner Verteilung in den unteren Teil des Umlaufrohres (U) herbeigeführt wird, um den natürlichen Auftrieb des Heisswassers im Umlaufrohr zu verstärken.