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Die Erfindung betrifft einen Gasspeicher mit einer flexiblen Innenmembran und einer diese zu- mindest teilweise umgebenden flexiblen Aussenmembran, wobei die Innenmembran einen variab- len Gasspeicherraum abschliesst, in den bzw. aus dem über Zu- und Ableitungen das zu spei- chernde Gas einleitbar bzw. ableitbar ist, und wobei Hilfsgas über eine Zuführvorrichtung in den zwischen der Innenmembran und der Aussenmembran gebildeten Zwischenraum einleitbar ist.
Ein Gasspeicher dieser Art geht z. B. aus der AT 391 181 B hervor und dient der Zwischenspei- cherung eines Gases, das von zumindest einem Gaserzeuger in den Gasspeicher eingeleitet und von zumindest einem Gasverbraucher aus diesem entnommen werden kann. Auf diese Weise kann eine unabhängige Energieversorgung z. B. bei Gaserzeugung durch biologische Prozesse, die etwa im landwirtschaftlichen Bereich von selbst ablaufen, gewährleistet werden. Die Einleitung eines Hilfsgases, z. B. Luft, in den Zwischenraum zwischen Innen- und Aussenmembran zur Druck- beaufschlagung des in der Innenmembran gespeicherten Gases erfolgt über einen am höchsten Punkt der Aussenmembran angeordneten kuppelförmigen Stahlstutzen, der ein beträchtliches Eigengewicht aufweist.
Bei starkem Wind oder wenn es durch einen Ausfall der Energieversorgung oder Auftreten eines Fehlerstromes zu einem Abschalten der Druckvorrichtung für das Hilfsgas und zu einem Druckabfall im Zwischenraum zwischen der Aussenmembran und der Innenmembran kommt, schlägt der Stahlstutzen zusammen mit der Zuführvorrichtung, z. B. eine Zuführleitung für das Hilfsgas, mit der er verbunden ist, gegen die Aussenmembran und die Innenmembran oder ruft Walkbewegungen der Membranen hervor, was Beschädigungen und damit eine Herabsetzung der Lebensdauer des Gasspeichers oder sogar Undichtheiten, die ein Austreten des zu speichernden Gases oder des Hilfsgases bewirken, zur Folge haben kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gasspeicher der eingangs genannten Art an- zugeben, mit dem Beschädigungen an der Aussenmembran und an der Innenmembran, insbeson- dere aufgrund von äusseren Witterungseinflüssen oder aufgrund einer Unterbrechung der Energie- versorgung, weitgehend vermieden werden können.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass zumindest ein Bereich der Aussenmembran mit mehreren, voneinander beabstandeten Gas-Eintrittslöchern versehen ist, welche mit einem an der Aussenseite der Aussenmembran angeordneten Zuführkanal in Verbindung stehen, der seiner- seits mit der Zuführvorrichtung für das Hilfsgas verbunden ist und der den Bereich mit den Gas- Eintrittslöchern überdeckt.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Gasspeichers gegenüber dem bekannten Gasspeicher besteht in der direkten Einleitung des Hilfgases über eine Vielzahl von in der Aussen- membran ausgenommenen Löcher ohne Zuhilfenahme von Anschlussstutzen. Der an der Aussen- seite der Aussenmembran angeordnete Zuführkanal kann mit einem relativ geringen Eigengewicht und noch dazu flexibel gestaltet sein, sodass sich bei starkem Wind, Niederschlag oder bei einem Druckabfall im Zwischenraum keine die Aussenmembran beeinträchtigenden oder beschädigenden Kräfte oder Drehmomente ergeben. Allein aber auch die über mehrere Löcher verteilte Einleitung des Hilfsgases zeichnet sich gegenüber einer punktförmigen dahingehend aus, dass die bezweckte Regelung des Druckes in der Innenmembran wesentlich geringere Regelzeiten in Anspruch nimmt.
In an sich bekannter Weise kann die Aussenmembran des erfindungsgemässen Gasspeichers aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein, die entlang ihrer Längsseiten miteinander verbunden, vorzugsweise verschweisst, sind, sodass die Aussenmembran im aufgeblähten Zustand eine hohlkugelförmige Gestalt aufweist.
Voraussetzung für möglichst geringe, durch die Hilfsgaszufuhr hervorgerufenen Schadensaus- wirkungen ist ein möglichst geringes Eigengewicht und eine möglichst geringe Massenkonzentrati- on auf der Aussenmembran. In bevorzugter Weise kann dies dadurch erreicht werden, dass die Wand des Zuführkanals durch ein flexibles Flächenelement gebildet ist, das entlang seiner Beran- dung mit der Aussenmembran verbunden ist, sodass der zwischen der Aussenmembran und dem flexiblen Flächenelement gebildete Kanalraum gegenüber der Umgebung gasdicht abgeschlossen ist und über die Gas-Eintrittslöcher mit dem Zwischenraum kommuniziert.
Das flexible Flächenele- ment bildet dabei den dichtenden Zuführkanal für die Einleitung des Hilfsgases in den Zwischen- raum zwischen Aussenmembran und Innenmembran aus, der weder Kanten aufweist noch eine punktförmig wirkende Belastung darstellt, die bei Wind oder Niederschlag Schäden an der Aussen- membran hervorrufen könnte.
Um ein möglichst gleichmässiges Einströmen des Hilfgases, welches bevorzugt durch Luft ge-
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bildet ist, in den Zwischenraum zwischen Aussenmembran und Innenmembran zu erzielen, können die Gas-Eintrittslöcher entlang eines Längenkreises der in aufgeblähtem Zustand befindlichen Aussenmembran angeordnet sein. Auf diese Weise gelangt das einströmende Hilfsgas über die gesamte Höhe der Aussenmembran in den Zwischenraum und es kommt zu einem raschen Aus- gleich von innerhalb des Zwischenraumes vorübergehend bestehenden Druckdifferenzen.
Da die Aussenmembran ohnehin in zumeist gleich grosse, deckungsgleiche Segmente unterteilt ist, kann es vorteilhaft sein, das flexible Flächenelement in ähnlicher Form und aus dem gleichen Material wie ein Aussenmembran-Segment auszubilden und es mit einem dieser Segmente der Aussenmembran zu verbinden. In Weiterbildung der Erfindung kann daher die Berandung des flexiblen Flächenelements auf der Aussenmembran mit den Rändern eines der Aussenmembran- Segmente verbunden, vorzugsweise verschweisst, sein. Bei Einleiten von Hilfsgas bzw. Luft in den Kanalraum zwischen Aussenmembran-Segement und dem flexiblen Flächenelement blähen sich diese so weit auf, dass eine ungehinderte Luftzufuhr zu den Löchern der Aussenmembran erfolgen kann.
Eine geeignete Einleitung des Hilfsgases in den Zuführkanal kann über eine Stelle im flexiblen Flächenelement erfolgen, wobei gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im flexiblen Flächenelement eine Anschlussöffnung ausgenommen sein kann, die mit einem mit der Zuführvor- richtung verbundenen Anschlussstutzen verbindbar ist. Die Form oder Grösse der Anschlussöffnung kann je nach Anschlussstutzen variieren, bevorzugt soll eine laminares Einströmen durch die Anschlussöffnung gewährleistet sein. Eine günstige Anbringung des Anschlussstutzens am flexiblen Flächenelement ist aus statischen Gründen in Bodennähe gegeben.
Die auf die Gas-Eintrittslöcher wirkenden Druckkräfte können im Sinne einer möglichst gleich- mässigen Belastung der Verbindungsstellen zwischen den Aussenmembran-Segmenten so ange- ordnet sein, dass die Gas-Eintrittslöcher entlang der Längsmittellinie des mit dem flexiblen Flächen- element verbundenen Aussenmembran-Segments verlaufen.
Eine einfache Herstellung der Gas-Eintrittslöcher kann erreicht werden, wenn diese im wesent- lichen kreisförmig ausgebildet sind.
Andererseits kann eine Verstärkung oder Versteifung der Gas-Eintrittslöcher vonnöten sein, um eine Überbeanspruchung bzw. ein Einreissen derselben zu vermeiden, was dadurch erzielt werden kann, dass im Inneren der Gas-Eintrittslöcher jeweils ein kreuzförmiger Steg ausgebildet ist, sodass jedes der Gas-Eintrittslöcher aus vier, um den kreuzförmigen Steg angeordneten, viertelkreisförmi- gen Teillöchern zusammengesetzt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei- spiele eingehend erläutert. Es zeigt dabei Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Gasspeichers ; Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf den Gasspeicher gemäss Fig.1; Fig. 3 ein teilweiser schematischer Schrägriss des Gasspeichers gemäss Fig.1; Fig.4 ein schematischer Horizontalschnitt AA durch den Gasspeicher gemäss Fig.1; Fig. 5 ein Detail einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Gasspeichers; Fig. 6 ein Anschlussschema einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Gasspeichers und Fig. 7 ein Anschlussschema einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Gasspei- chers.
In dem in Fig. 1 gezeigten Gasspeicher ist eine flexible Innenmembran 2, die einen variablen Gasspeicherraum 11 abschliesst, teilweise von einer flexiblen Aussenmembran 1 umgeben. Als Materialien für die Aussenmembran 1 und die Innenmembran 2 können Kunststoff- oder Kautschuk- folien, beschichtete Textilsubstrate, z. B. mit PVC beschichtete Gewebe od. dgl. eingesetzt werden.
Jede andere Art einer flexiblen Hülle kann ebenso für diesen Zweck verwendet werden, sofern diese die Dichtheits- und Festigkeitsanforderungen erfüllt.
Sowohl die Aussenmembran 1 als auch die Innenmembran 2 sind nach unten hin offen und de- ren untere Ränder durch entsprechende Klemmeinrichtungen 27 an einem Fundament 29 dichtend gegenüber der Umgebung fixiert, wie aus der linken, aufgebrochenen Hälfte des Gasspeichers in Fig. 2 ersichtlich ist, wobei der untere Rand der Aussenmembran 1 und der untere Rand der Innen- membran 2 konzentrisch verlaufen und entlang ihres Umfanges voneinander beabstandet sind.
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Gegenüber dem Boden ist der variable Gasspeicherraum 11durch eine nicht näher bezeichnete, gasdichte Bodenmembran abgedichtet, sodass keine Leckageverluste auftreten können und kein brennbares Gas aus dem variablen Speicherraum 11nach aussen austreten kann.
Die Innenmembran 11 und die Aussenmembran 12 sind so aufeinander abgestimmt, dass zwi- schen diesen ein Zwischenraum 8 ausgebildet ist, in den ein Hilfsgas, vorzugsweise Luft, über eine Zuführvorrichtung 16 unter Druck, z.B. mittels Druckluftvorrichtung, eingeleitet werden kann, um damit einen Gegendruck gegenüber dem im Inneren der Innenmembran 2 herrschenden Gasdruck auszuüben und diese vor einer Überdehnung zu schützen. Die Zuführvorrichtung 16 kann eine Zuführleitung sein, es kann aber auch eine blockartige Anordnung gewählt werden, bei der die Druckvorrichtung das Hilfsgas bzw. Luft ohne Verbindungsleitung direkt einleitet. Im Unterschied zur Innenmembran 2 muss die Aussenmembran 1 gegenüber der Umgebung nicht absolut dicht sein, da austretendes Hilfsgas, insbesondere Luft, durch Druckbeaufschlagung laufend ausgegli- chen wird.
Über eine Zu- und Ableitung 22,24 und einen mittig angeordneten Bodeneinlass 23 wird das zu speichernde Gas in den variablen Gasspeicherraum 11eingeleitet oder aus diesem entnommen, sodass je nach Füllgrad die den Gasspeicherraum 11nach oben hin abschliessende Innenmembran 2 eine unregelmässige gewölbte Fläche ausbildet, wie dies in Fig. 1 links von der Mittellinie ange- deutet ist, oder sich aufbläht und dann eine ballonähnliche Gestalt annimmt.
Durch den Überdruck im Zwischenraum 8 kann die Aussenmembran 1 innerhalb weiter Gren- zen formstabil gehalten werden. Ein auf die Aussenmembran 1 wirkender Winddruck oder z. B. eine Schneelast bleiben damit ohne wesentlichen Einfluss auf den Gasdruck im variablen Gasspeicher- raum 11.
Zur Messung und Steuerung des Füllgrades der Innenmembran 2 ist eine Abstandsmessvor- richtung 28 am obersten Punkt der Aussenmembran 1 angeordnet, über welche der jeweilige Ab- stand zwischen der Innenmembran 2 und der Aussenmembran 1 an dieser Stelle in ein Messsignal gewandelt und an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung weitergegegeben wird.
Zum Schutz der Innenmembran 2 und auch der Aussenmembran 1 gegen Überdruck ist ein Si- cherheitsventil 20 in der Zu- und Ableitung 22,24 angeordnet, um überschüssige Gasmengen abzuleiten.
Aus produktionstechnischen Gründen wird die Aussenmembran 1 in gleicher Weise wie die In- nenmembran 2 aus mehreren Segmenten 4 zusammengesetzt, die entlang ihrer Längsseiten miteinander verbunden, vorzugsweise verschweisst, sind, sodass die Aussenmembran 1 im aufge- blähten Zustand eine ballonähnliche, hohlkugelförmige Gestalt aufweist. Die Verbindung der Seg- mente kann auch durch Kleben, Nähen od. dgl. ausgeführt sein. Nach unten hin bilden die mitein- ander verbundenen Segmente 4 zusammen einen Rand, der mittels der Klemmeinrichtungen 27 am Fundament 29 festgespannt wird. Nach oben hin laufen die sich verjüngenden Segmente 4 in einem Punkt bzw. in einer Öffnung zusammen, in welche die Abstandsmessvorrichtung 28 einge- setzt wird.
Der Aufbau der Aussenmembran 1 und der Innenmembran 2 und die dafür verwendeten Mate- rialien sowie die Befestigung der Membranen mit dem Untergrund können im Rahmen der Erfin- dung variieren.
Als Hilfsgas kommt bevorzugt Luft zur Anwendung, obwohl auch andere Gase, z.B. Inertgase, verwendet werden könnten. Unter Hilfsgas wird daher jede Art von Gas oder Gasmischungen verstanden, die für den Zweck der Zwischenraumfüllung geeignet sind. Die Einleitung des Hilfsga- ses in die Aussenmembran 1 an nur einer Stelle, wie dies bisher üblich war, hat allerdings den Nachteil, dass der dafür erforderliche Lufteinlass relativ schwer ist und aufgrund seines Gewichtes nachteilige Auswirkungen auf die Lebensdauer der Aussenmembran 1 hat.
Erfindungsgemäss ist daher zumindest ein Bereich der Aussenmembran 1 mit mehreren, von- einander beabstandeten Gas-Eintrittslöchem 7 versehen, welche mit einem an der Aussenseite der Aussenmembran 1 angeordneten Zuführkanal 9 in Verbindung stehen, der seinerseits mit der Zuführvorrichtung 16 für das Hilfsgas verbunden ist und der den Bereich mit den Gas- Eintrittslöchem 7 überdeckt. Über diese Vielzahl von Gas-Eintrittslöchern 7 kann das Hilfsgas bzw. die Luft über eine grössere Fläche der Aussenmembran 1 verteilt ohne Einlassvorrichtungen einströ- men und der Zuführkanal 9 ermöglicht die gleichmässige Beaufschlagung dieser Gas-Eintrittslöcher 7 mit Luft.
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Um eine übermässige Gewichtsbelastung der Aussenmembran 1 durch den Zuführkanal 9 zu vermeiden, ist dessen Wand durch ein flexibles Flächenelement 3 gebildet, das entlang seiner Längsberandung mit der Aussenmembran 1 verbunden ist, sodass der zwischen der Aussenmemb- ran 1 und dem flexiblen Flächenelement 3 gebildete Kanalraum 19 gegenüber der Umgebung gasdicht abgeschlossen ist und über die Gas-Eintrittslöcher 7 mit dem Zwischenraum 8 kommuni- ziert. Die Abdichtung nach unten hin geschieht wieder über nicht dargestellte Einspannvorrichtun- gen. Eine schematische Darstellung der Gas-Eintrittslöcher 7 und des flexiblen Flächenelements 3 ist in Fig. 3 gezeigt, in welchem eine z. B. rechteckige Anschlussöffnung 40 ausgenommen ist, die mit einem mit der Zuführvorrichtung 16 verbundenen Anschlussstutzen 15 verbindbar ist, wie aus Fig. 1, 2 und 4 hervorgeht.
Das flexible Flächenelement 3 ist so dimensioniert, dass es sich bei Druckbeaufschlagung durch das zugeführte Hilfsgas aufbläht und somit den Kanalraum 19 ausbil- det. Es kann der Kanalraum 19 aber auch durch andere, möglichst leichte Kanalwände erzeugt werden.
Die Gas-Eintrittslöcher 7 sind entlang eines Längenkreises der in aufgeblähtem Zustand be- findlichen Aussenmembran 1 angeordnet, können aber in jedem beliebigen Muster angeordnet sein.
Wesentlich ist eine möglichst gleichmässige Einleitung des Hilfsgases bzw. der Luft in den Zwi- schenraum 8, um eine völlig symmetrische Druckbeaufschlagung auf die Innenmembran 2 zu gewährleisten.
In produktionstechnischer Hinsicht ist es vorteilhaft, die Gas-Eintrittslöcher 7 in einem der Au- #enmembran-Segmente 4 und die restlichen Aussenmembran-Segmente 4 geschlossenflächig auszubilden, wie dies im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 bis 4 realisiert ist. Die Berandung des flexiblen Flächenelements 3 ist auf der Aussenmembran 1 mit den Längsrändem 31 des einen Aussenmembran-Segments 4 verbunden, vorzugsweise verschweisst, wie in Fig.4 gezeigt. Dabei verlaufen die Gas-Eintrittslöcher 7 entlang der Längsmittellinie des mit dem flexiblen Flächenele- ment 3 verbundenen Aussenmembran-Segments 4.
Die Gas-Eintrittslöcher 7 des in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiels sind im wesentli- chen kreisförmig ausgebildet. Eine durch einen kreuzförmigen Steg 74 verstärkte Ausführungsform eines Gas-Eintrittslochs 7 ist in Fig.5 gezeigt, welches sich aus vier, um den kreuzförmigen Steg 74 angeordnete, viertel kreisförmige Teillöcher 70 zusammensetzt.
Bei Ausfall der Hilfsgaszufuhr ist es wichtig, dass der im Zwischenraum 8 aufgebaute Druck zumindest über mehrere Stunden hinweg im wesentlichen unvermindert aufrechterhalten werden kann, weil es bei Druckabfall im Zwischenraum 8 zu einem übermässigen Aufblähen der Innen- membran 2 kommen könnte. Deshalb ist in der Ausführungsform gemäss Fig. 5 in der Zuführvorrich- tung 16 ein Rückschlag-Ventil 61 eingesetzt, welches ein Rückströmen des Hilfsgases bzw. der Luft aus dem Zwischenraum 8 verhindert und somit der Druck im Zwischenraum 8 auch ohne laufende Druckluftvorrichtung aufrechterhalten wird.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 ist die Zuführvorrichtung 16 über das Rückschlag-Ventil 61, den Zuführkanal 9 und die Gas-Eintrittslöcher 7 mit dem Zwischenraum 8 verbunden, wie es in Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Weiters ist zwischen dem Rückschlagventil 61 und dem Zwi- schenraum 8 ein Überdruck-Ventil 62 angeordnet, das bei Überschreiten eines vorbestimmbaren Druckes den Zwischenraum 8 solange mit der Umgebung verbindet, bis der Überdruck ausgegli- chen ist. Damit wird ein übermässiges Beanspruchen der Aussenmembran 1 durch den im Zwi- schenraum 8 herrschenden Druck vermieden.
Alternativ dazu kann die Anordnung mit dem Rückschlag-Ventil 61 und dem Überdruck-Ventil 62 auch bei einem Gasspeicher gemäss Stand der Technik eingesetzt werden, wie dies in der in Fig.7 gezeigten Ausführungsform verwirklicht ist. Das Rückschlag-Ventil 61 ist über einen Anschlussstutzen 59 direkt mit dem Zwischenraum 8 verbunden. Zusätzlich kann das Überdruck- Ventil 62 zwischen das Rückschlag-Ventil 61 und den Zwischenraum 8 geschaltet sein. Die Anord- nung des Rückschlag-Ventils 61 und des Überdruck-Ventils 62 ist daher unabhängig von der Art der Hilfsgas-Zufuhr in den Zwischenraum 8 anwendbar.
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