AT97564B - Verfahren zum Aufspeichern von Energie und Vorrichtungen zu seiner Durchführung. - Google Patents

Description

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 überschusses ein Verdichter angetrieben und mit dessen Hilfe in einem   Behälter befindliche   Flüssigkeit. z. B. Wasser, verdampft sowie der   D1 ! 1lpf verdirhtet und   in einen zweiten Behälter gedrückt. Zur Nutz-   barmachung   der Energie wird dann später der aufgespeicherte Dampf einer Kraftmaschine zugeführt 
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 verminderung und unter   Erniedrigung der Temperatur   des darin befindlichen Wassers eine Verdampfung und verdichtet dann den abgesaugten Dampf, so dass dieser unter Temperaturerhöhung in den zweiten Behälter übergeführt und dort gegebenenfalls unter'Wärmeabgabe niedergeschlagen wird.

   Nach der Auf-   speicherungszeit   wird dann diesem Behälter Dampf entnommen, in der Kraftmaschine zum Antrieb der nunmehr als Generator arbeitenden elektrischen Maschine benutzt und sodann im Entnahmebehälter wieder   niedergeschlagen. Der Wirkungsgrad dieses Aufspeicherungsverfahrens   ist nach Angabe der Erfinder wenigstens so gut wie der bei   Aufspeicherung von Drehstromenergie bei Benutzung elektrischer     Akkumulatoren   erzielte : die Anlagekosten sind aber viel geringer. 



     B ? i   der   Ausführung   dieses Verfahrens kann man vorteilhaft von der von   J-lonigmann   für den Betrieb   @ feuerloser Lokomotiven vorgeschlagene Ausnutzung der Verdünnungswärme von Natronlauge   und ähnlichen wirkenden Stoffen Gebrauch machen. In diesem Falle werden zwei Behälter benutzt, die. wie für den Lokomotivbetrieb bekannt, so zusammengebaut sind, dass die Wärmeübertragung von einem zum andern möglich ist. Bei der Ausführung des vorliegenden Verfahrens wird dann während der Auf- speieherungszeit in dem   Natronbehälter durch   die Druckverminderung eine Verdampfung erzeugt und der Dampf unter Temperaturerhöhung in den Dampfkessel gedrückt.

   Die Vorrichtung besteht somit aus einem Natron-und einem Dampfkessel, die   zusammengebaut   sowie durch einen Verdichter und eine Kraft- maschine verbunden sind. 



   Man kann gegebenenfalls bei Ausführung des Verfahrens nur einen Teil der aufgespeicherten Energie in Form von mechanischer Arbeit nutzbar machen und den Rest als Wärme verwerten. 



   Für den infolge der Verluste unvermeidlichen   Überschuss   an   zugeführter Energie,   die nicht durch
Strahlung verloren geht, ist   diese Wärmeabfuhr nötig. Neben   der   Verwendung ausserhalb   des Prozesses ist teilweise Wiederverwendung im Prozess   möglich,   indem die'Wärme zur Zeit der höchsten Verdichtung bei hoherTemperatur abgeführt, aufgespeichert und aur Zeit der   grösstenExpansion   wieder zugeführt wird. 



   Wenn die Wärme als solche nicht ausgenutzt werden kann, könnte man sie beispielsweise mittels einer Abdampfturbine oder einer Maschine, die durch Dampf niedrig siedender Flüssigkeit angetrieben wird, verwerten. Man kann aber auch derartige Maschinen sparen, wenn man soviel Dampf aus dem Kessel 
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   Zur Regelung des Verfahrens unter Verwendung von Laugen kann eine Kombination mit dem reinen Wasserverfahren benutzt werden. Es wird dann jeweils nur ein Teil des Dampfes in den Xatronkessel geleitet, während der   übrige   Teil dem Wasser zugeführt wird. Der Wasserkessel wird hiebei zur Regelung des Verfahrens benutzt, soweit die im Natronkessel   entstanden@ Verdünnungswärme nicht der   
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 zugeführt werden. Die Umschaltung vom Natronkessel auf den Wasserkessel und umgekehrt kann selbst-   tätig mit Hilfe von Dreiweghähnen, Umkgklappen   od. dgl. erfolgen, indem deren Stellung in an sich bekannter Weise durch Antriebsvorrichtungen, z. B. Druckkolben,   bestimmt wird, die von d@     Temperatur   oder dem Druck in den Kesseln abhängig sind. 



   Bemerkt wird, dass in manchen Fällen der Kraftmaschine fremder Dampf zugeführt werden kann, d. h. solcher, der nicht dem Kreislauf der Anlage entnommen ist. 
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 bis unter den Sättigungsdruck erzeugt, so dass eine Verdampfung   des Wassers unter Temperaturemiedrigung   einsetzt. Der Dampf wird durch den Verdichter auf höheren Druck und damit höhere   Temperatur auebracht   und in den Kessel b gedrückt, wo er unter Wärmeabgabe   niedergeschlagen vvird. Nach dem Aufspeichern   werden die Hähne   M. ? geschlossen   und zur Nutzbarmachung der Energie die Hähne   o,   p geöffnet, so dass 
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 Abdampf niedergeschlagen und dabei die Temperatur des Wassers wieder erhöht.

   Im   : Kessel & ergibt   sich, da mehr Energie zugeführt als   zurückgewonnen   wird, bei dem Verfahren eine   Temperaturstigerung.   die indessen oft noch nutzbar gemacht werden kann, da die Temperatur des Kessels höher ist. als die seiner Umgebung. 



   Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 sind die beiden Kessel zusammengebaut. Der   Kessel ( (ist durch     den Natronkessel ?'und   der Kessel b durch einen in den Natronkessel eingebauten Dampfkessel ersetzt, der aus einem Unterkessel s, einem Oberkessel t und einem beide verbindenden Röhrenbündel u besteht. 



   Der Verdichter g erzeugt   im Natronkessel die Verdampfung und drückt   den Dampf unter Tem- 
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 Durch die Röhren wird dabei Wärme an die Lauge abgegeben. Ist die Aufspeicherung beendet. bzw. die   höchste   Konzentration der Lauge erreicht, so werden die Hähne umgeschaltet. Der dem Kessel t entnommene Dampf treibt die   Turbine 11. und   wird dann im Natronkessel niedergeschlagen, wobei die sich ergebende Verdünnungswärme auf die Röhren r des Dampfkessels in bekannter Weise übertragen wird. 



   Bei Kraftanlagen mit unständigen Wasserkräften muss für die Zeit geringer Leistung neben den, Speieher oft noch eine andere Kraftquelle u. zw. meist ein Dampfwerk bereitgestellt werden. Ein besonderes Dampfwerk lässt sich indes bei Anwendung des vorliegenden Aufspeicherungsverfahrens vermeiden. Man kann den Speicherkessel unmittelbar oder mittelbar heizen und ihm auf diese Weise die zeitweise fehlende Energie zuführen. Es wird dann aus dem Kessel mit höherem Druck der mit   Wärme erzeugte fmp/   unter Arbeitsleistung in der Maschine in den Kessel mit niederen   Druck geben, so wie der Da) hp) bei   EnergierückgewinnungnachdereigentlichenEnergieaufspeicherung. 



   Die latente Wärme des Dampfes muss aber aus dem Kessel mit geringerem Druck entfernt werden, da sie ja durch die Wärmepumpe nicht zurückgeschafft werden kann. Beim Verfahren mit Laugenkessel ist während der Zeit der Dampf in die Lauge zu führen. Während der   Ladeperiode wird dann die  
Lauge eingedampft. 



   Es ist nicht   notwendig, dass der Dampf,   der unmittelbar durch Wärme erzeugt wird. in den Kessel mit geringerem Druck oder die Lauge geht. Man kann ihn vorteilhafter in einen Kondensator leiten, wenn keine Möglichkeit für die Ausnutzung der Abwärme besteht. Der Kondensator wird dann während eines entsprechenden Teiles des Prozesses an Stelle oder neben die sonst   aufnehmenden   Gefässe geschaltet. 



   Die   Wärmezufuhr   braucht dabei nicht auf die Ladezeit beschränkt zu werden, sondern man kann sie ständig vornehmen und daher die Feuerung mit hohem Wirkungsgrad betreiben. 



   Fig. 3 zeigt eine andere Vorrichtung zur   Ausführung   des Prozesses, die einem Flammrohrkessel 
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   In den Fig. 4-9 sind   Kesselausführungen dargestellt,   bei deren Betrieb der Wärmeaustausch zwischen den Kesseln durch eine gute Zirkulation der Flüssigkeiten   gefördert   wird. 



   Bei den Kesseln der Fig. 4 und 5 ist 4 der Laugenkessel, vor dessen Stirnwänden die Wasserkammern 5 und 6 angeordnet sind. Diese sind durch das geneigt angeordnete Röhrenbündel 7 und durch das ausserhalb des Kessels liegende Rückflussrohr 8 verbunden. Die im Kessel J angeordneten Druckrohre 9 lassen den Dampf nach oben gerichtet ausströmen. Sie sind durch Leitbleche 10 von den Rohren 7 getrennt. Dem Wasserkessel strömt der Dampf durch das Rohr 11 zu, welches in das Rückflussrohr 8 eingebaut ist und den Dampf axial ausströmen lässt. In dem Wasserkessel entsteht durch die   Erwärmung bzw. durch die Abkühlung   des Wassers im geneigt angeordneten Röhrenbündel 7, dessen   Neigung bis 90  bstragen kann,   eine Strömung, so dass die Flüssigkeit in Umlauf versetzt wird.

   Die bei der Abkühlung im   Röhrenbündel   entstehende Strömung wird durch den aus dem Rohr 11 ausströmenden Dampf unterstützt. 



   Bei der Ausführung nach Fig. 6 tritt der Dampf durch die   Düsen 72 unmittelbar in   die Rohre 7 ein. 



   Der Kessel nach Fig. 7 besitzt ausser   dem Röh@enbündel 7 noch ein   zweites, die Kammern 5 und 6 verbindendes Röhrenbündel 13, das entgegengesetzte Neigung hat. und daher bei Abkühlung bzw. Erwärmung eine die Wirkung der Rohre 7   unterstützende Wirkung ausübt.   Es erübrigt sich hier somit das äussereUmlaufrohr. 



    Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 und 9 sind im Kessel 4 flammrohrartig die Kessel 14, 15   in   verschiedener Höhenlage angeordnet,   die innerhalb des Kessels 4 durch die Rohre 16 und ausserhalb des Kessels durch das Rüdkflussrohr   17   verbunden sind. 



   Anstatt ineinandergebaute Kessel zu verwenden, kann man den Laugenkessel vom Wasserkessel auch räumlich trennen und den erforde lichen Wärmeaustausch dadurch herbeiführen, dass man in dem einen Kessel eine   Wärmeaustauschvorrichtung.   z. B. eine Rohrschlange, einbaut. durch welche die Flüssigkeit des andern Kessels im Kreislauf Lindurchgetrieben wird. Diese Kesselanlage bietet erhebliche Vorteile. da man den Flüssigkeitsumlauf mit Hilfe einer Pumpe beliebig steigern kann und ausserdem normale   Kesselausführungen   verwendet werden können. Es können dabei auch erheblich grössere Kessel Verwendung finden als bei der Benutzung zusammengebauter Kessel. 



   In Fig. 10 ist eine derartige Vorrichtung dargestellt. Der Laugenkessel 18 enthält eine Rohr- 
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 angeschlossen ist. Es kann natürlich auch umgekehrt der   Wärmeaustauschkörper 19   in dem Wasserkessel angeordnet sein. 



   PATENT-ANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zum Aufspeichern von Energie, dadurch gekennzeichnet. dass Flüssigkeit in einem Behälter durch   Druekverminderung   verdampft, der Dampf verdichtet und in einen zweiten Behälter gedrückt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Dampfspeicher entnommene Dampf nach seiner Ausnutzung zum Antrieb einer Kraftmaschine wieder in den Flüssigkeitsbehälter zurückgeführt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Regeln des Druckverlaufes die infolge der Verluste in den Verdichtungs- und Kraftmaschinen zugeführte Überschussenergie als Wärme während des Prozesses ganz oder teilweise abgeführt wird, wobei diese Wärme nutzbar gemacht werden kann, gegebenenfalls innerhalb des Prozesses durch Abfuhr. Aufspeicherung und Zufuhr zu geeigneten Zeitpunkten oder ausserhalb desselben.

   4. Verfahren nach Anspruch l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Dampfes aus der Maschine einem Kondensator zugeführt wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdampf in einen mit Natronlauge od. dgl. gefüllten Behälter geleitet und von diesem bei der Kondensierung Wärme auf den EMI3.2 EMI3.3 <Desc/Clms Page number 4>

   11. Vorrichtung zur Aufspeicherung überschüssiger elektrischer Energie nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine als Motor und Generator verwendbare Maschine (i) mit einem Verdichter (g) und einer Kraftmaschine gekuppelt ist. die zwischen die Behälter geschaltet sind, wobei Verdichter und Kraftmaschine in eine Maschine zusammenfallen können (Fig. 1 und 2). EMI4.1

   13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu dem Laugenkessel bzw. zu dem Wasserkessel führenden Leitungen mit einer Umstellvorrichtung (z. B. Dreiweghahn, Diehklappe) versehen ist. deren Verstellung durch die Temperatur oder den Druck in den Kesseln beeinflusst wird. EMI4.2 zeichnet, dass der kombinierte Laugen-und Wasserkessel nach Art eines Flammrohrkessels gebaut und das Flammrohr (2) als geschlossener Kessel ausgeführt ist (Fig. 3). EMI4.3 ein geneigt angeordnetes, der Einwirkung dieses Kessels ausgesetztes Röhrenbündel (7) und eine der Einwirkung des Kessels entzogene Rückleitung (8) verbunden sind (Fig- 4-6). EMI4.4

   17. Kessel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in das Rückflussrohr (8) axial eine Dampfzuführung eingebaut ist (Fig. 4).

   18. Kessel nach Anspruch 15 oder 16. dadurch gekennzeichnet, dass vor den die Kammern verbindenden, den Kessel durchdringenden Röhren Dampfdüsen () angeordnet sind (Fig. 6).

   19. Kessel nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Laugenkessel (. J) Dampf- zuleitungen (g) mit nach oben gerichteten Düsen angeordnet und von den Röhren durch Leitwände (10) getrennt sind (Fig. 5). EMI4.5 hindurchströmt (Fig 10).

   22. Vorrichtung zur Aufspeicherung von Energie nach dem Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Verdichter und der Kraftmaschine verbundeneSpeieher. wel her den verdichteten Dampf aufnimmt, mit einer Beheizungsvorrichtung versehen ist.

   23. Vorrichtung zur Aufspeicherung von Energie nach dem Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dass ausser dem Behälter niederen Druckes, der gegebenenfalls ein Laugenkessel ist. ein Kondensator mit der Kraftmaschine verbunden ist.