DE102006028157A1

DE102006028157A1 - Verfahren und Einrichtung zum Betreiben von Anlagen mit Fluiden, sowie Verwendung

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Publication number: DE102006028157A1
Application number: DE200610028157
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Gast Karl-Heinz 67475 Weidenthal De
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-20

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Einrichtungen zum Betreiben von Anlagen mit Fluiden sowie die Verwendung. In Heizungsanlagen mit Fluiden werden energetische Wellen, wie Druckstöße, Vibrationen, übertragen durch Wärmeträger- oder Wärmespeicherfluide und Bauteile, mittels mindestens eines innerhalb oder zwischen Bauteilen angeordneten nachgiebigen, mit Rückbewegung versehenen festen Körpers, welcher durch strukturierte Flächen und/oder durch strukturierte Materialien gebildet wird, absorbiert oder gedämpft. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Einrichtung, welche sich dadurch auszeichnet, dass Elastizitäten von Rückstellungen von Öffnungen zur Absorption von Wellen durch Ableitung aus Fluidbereichen mindestens während einer Wellenabbauzeit abgebaut werden. Weiterhin ist die Verwendung dieser Einrichtung und des Verfahrens für Absorption oder Reflexion von energetischen Impulsen in Bauteilen einer Anlage, wie Austauscheinrichtungen, Ausdehnungsaufnahmeeinrichtungen, Verdichter, Speichereinrichtungen, sinnvoll. Dies erfüllt die Aufgabe, dass energetische Änderungen auch bei hohen und höchsten Temperaturen, besonderes bei hoher solarer Strhlung und Langzeitspeicherung von Wärme, über lange Zeit stabil und definiert ausgeglichen bzw. minimiert werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Einrichtungen zum Betreiben von Anlagen mit Fluiden zur Dämpfung und Kompensation von Druckstößen und Geräuschen, welche in der Heizungsanlage durch Druckänderungen oder Bauteilen, wie Pumpen oder Ventile, in Verrohrungsnetzen hervorgerufen werden können. Beispielsweise können durch Schalten von schnellen Ventilen bei einer Strömung von Fluiden erzeugt durch Pumpen Druckreflexionen generiert werden, welche sich in dem Leitungsnetz der Heizungsanlage ausbreiten und an Leitungsenden oder anderen Ventilen wiederum reflektiert werden, so dass sich Druckänderungen überlagern können und auch addieren können, wenn diese nicht gedämpft oder kompensiert werden. Durch Druckänderungen können auch Kavitationen auftreten, wodurch zum Beispiel die Fördereigenschaften der Pumpen gestört oder zerstört werden. Auch Fliessgeräusche der Fluide und Geräusche von Pumpen, besonders wenn eine Anlage an einer Grenze des Transportierbaren Volumens betrieben wird, können Störungen hervorrufen oder sich unangenehm bemerkbar machen. Auch Wärmeausdehnungen können Druckänderungen erzeugen, welche dynamisch in den unterschiedlichsten Größen auftreten, auch abhängig vom Leitungsnetz und den angeschlossenen Wärmeerzeugern.
Beim Stand der Technik werden bei Heizungsanlagen mit Fluiden meist Membrangefäße zur Aufnahme und Rückgabe von Wärmeausdehnungsflüssigkeit und zur Dämpfung von Druckstößen verwendet. Diese haben den Vorteil, dass durch die elastische Membran eine gute Dämpfung bei Druckstößen und gute Rückdruckeigenschaften erreicht werden. Allerdings sind elastische Materialen einer Ermüdung besonders bei hoher Erwärmung ausgesetzt, so dass diese Eigenschaften mit der Zeit nachlassen, was zu Störungen führen kann. Dieses Problem wird durch Montage der Membrangefäße in den Leitungen mit der geringeren Temperatur reduziert, allerdings mit dem Nachteil, dass Druckänderungen unter Umständen nicht am Entstehungsort gedämpft werden.
Weiterhin werden für Ausdehnungszwecke Gaspolster in Speichern bekannt. Hierbei sind die Dämpfungseigenschaften und die Rückdruckeigenschaften vom Anlagendruck abhängig, so dass die Eigenschaften begrenzt sind. Dies kann beispielsweise bei Ventilgesteuerten Anlagen zu hörbaren Störungsproblemen führen, wenn beispielsweise Druckstöße erzeugt werden. Auch andere Räume beispielsweise Fluide in Speichern können durch Druckänderungen angeregt werden, welche bei hohen Temperaturen nur unter Schwierigkeiten mit elastischen Membrangefäßen reduziert werden können
Ausgehend von einer Heizungsanlage mit Fluid, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Gasunterstützten mit oder ohne Membran ausgeführten Ausdehnungsgefäße ein Verfahren so auszubilden, dass energetische Änderungen, hervorgerufen durch Wärmeänderungen, Druckstößen, Vibrationen und Störungen, auch bei hohen und höchsten Temperaturen, besonders bei hoher solarer Strahlung und Langzeitspeicherung von Wärme, über lange Zeit stabil und definiert ausgeglichen oder eliminiert bzw. minimiert werden. Weiterhin soll das Verfahren eine Temperatur unabhängigere Anbringung von Dämpfungs-, Absorptions- und Ausdehnungseinrichtungen weitestgehend an den Entstehungsorten ermöglichen und die Dämpfungs- oder Absorptionseigenschaften verbessern, so dass auch eine weitgehende Kompensation von Druckstößen innerhalb oder durch der Einrichtung erfolgt und Reflexionen in das Leitungsnetz vermieden werden und Kavitationen trotzdem gering gehalten werden. Die Anwendung des Verfahrens und der Einrichtung soll auch direkt an Bauteilen mit hohen Temperaturen erfolgen können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensmerkmale gelöst, nämlich dadurch, dass energetische Wellen, wie Druckstöße, Vibrationen, übertragen durch Wärmeträger-(3) oder Wärmespeicherfluide oder Bauteile, mittels mindestens eines innerhalb oder zwischen Bauteilen angeordneten nachgiebigen mit Rückbewegung versehen oder festen Körpers (7), welcher durch strukturierte Flächen (10) und/oder durch strukturierte Materialien gebildet wird, absorbiert oder gedämpft werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 18 angegeben. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Einrichtung zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid vorwiegend nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 18, welchem sinngemäß die gleiche Aufgabe zu Grunde liegt wie dem Verfahren nämlich dadurch, dass Elastizitäten von Rückstellungen von Öffnungen (21) zur Absorption von Wellen durch Ableitung (21) aus Fluidbereichen (2) mindestens während einer Wellenabbauzeit abgebaut werden, wie durch Aufhebung der Gegenhaltung (20) einer Federkraft (19) mit Hilfe eines Stellgliedes (18), welches von der Öffnungsklappe gestellt wird oder durch Schwerkraftrückstellung von abgedichteten und geführten Öffnungsklappen oder durch Magnetkraft lösbare Haltungen von Öffnungsklappen.
Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Einrichtung sind im Anspruch 20 angegeben.
Die zu Grunde liegende Aufgabe und die Vorteile ist auch bei Einrichtung und Verfahren zum Betreiben von Anlagen mit Fluid nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20 erfüllt nämlich dadurch, dass diese für Absorption oder Reflexion von energetischen Impulsen in Bauteilen einer Anlage, wie Austauscheinrichtungen, Ausdehnungsaufnahmeeinrichtungen, Verdichter, Speichereinrichtungen, verwendet werden.
Mit den vorgenannten Einrichtungen, Verfahren werden nachfolgend beschriebenen Vorteile erzielt. Solche ausgerüsteten Gasräume können besonders vorteilhaft für die regenerative Energiegewinnung und -Speicherung eingesetzt werden, da die Speicherung hoher Temperaturen geringeres Speichervolumen bedeutet. Außerdem wird eine höhere Temperaturbelastung hinsichtlich der Dauer erreicht. Der Gasraum ist wärmeisolierbar, ohne dass Einschränkungen hinsichtlich der Lebensdauer der Einrichtungen hingenommen werden müssen. Dies bringt besonders bei regenerativen Wärmequellen Vorteile, da Wärmebrücken vermieden werden und hierdurch auch Langzeitspeicherung besser realisiert werden kann.
Im Folgenden wird das Verfahren zum Betreiben von Anlagen mit Fluid an Hand der Zeichnungen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt zum Teil in schematischer Darstellung:
1: Körper mit strukturierten Flächen in Fluidbereichen
Eine der Aufgabenstellung gemäßes Beispiel einer Einrichtung für den Betrieb einer Anlage mit Fluid zeigt 1. Durch Vorlaufleitungen (4, 13) kann Fluid in den Behälter (1) mit einem Gasbereich (2) zu und abgeleitet werden. Die Fluidgasgrenze (11) befindet sich in oder an einem Körper, welcher aus Schaummaterial (7) bestehen kann. Schaummaterialien sind im Allgemeinen nicht besonders Temperaturfest. Mit solchen Schaummaterialien kann die Aufgabenstellung der Nutzung zur Hochtemperaturgewinnung nicht erreicht werden. Hierzu werden Schaummaterialien aus Glas oder Metall strukturiert, welche eine hohe Standfestigkeit gegen Temperaturen besitzen, aber mit dem Nachteil verbunden sind, dass diese nicht elastisch sind.
Bei Körpern mit normalen Körperflächen aus Glas und Metall besteht weiterhin das Problem, dass auftreffende Energiewellen in die Anlage reflektiert würden und bei Resonanz sogar verstärkt würden, so dass hierdurch Beschädigungen der Anlage eintreten würden. Im Fluid geleitete Druckstöße oder Vibrationen treffen auf diesen strukturierten Körper (7) auf und werden durch die Poren geleitet, wobei sie durch Reibung und Reflektionen, sowie den Gasdruck gedämpft und vernichtet werden, ohne dass das Material elastisch sein muss. Durch eine erfindungsgemäße nachgiebige mit Rückbewegung versehene Lagerung des Körpers (7) kann die Dämpfung bzw. Absorption noch verbessert werden, da die Nachgiebigkeit zusätzlich Energie aufnimmt. Durch Austarierung des Körpers und Wahl der Nachgiebigkeit z. B. der Federkraftstärke kann der Widerstand der Nachgiebigkeit genau definiert werden, sowie über eine Verstellung (8, 9) beispielsweise des Federweges (6) an die Anlage angepasst werden. Hierdurch können Anlagenspezifisch Probleme hinsichtlich Druckstößen und Vibrationen besser gelöst werden, da eine Netzspezifische Anpassung an der Anlage einfach ermöglicht wird.
Außerdem wird die Dämpfung und Absorption von energetischen Wellen zusätzlich durch an den Körper (7) aufgebrachte strukturierte Flächen (10) erreicht, welche beispielsweise Pyramiden bilden, da an den Flanken auftreffende Wellen auf die Gegenflanken und nicht in die Anlage reflektiert werden und dadurch vernichtet werden, ohne dass Schäden in der Anlage eintreten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid, welches energetische Wellen, wie Druckstöße, Vibrationen, übertragen durch Wärmeträger- (3) oder Wärmespeicherfluide oder Bauteile, mittels mindestens eines innerhalb oder zwischen Bauteilen angeordneten nachgiebigen mit Rückbewegung versehen oder festen Körpers (7), der durch strukturierte Flächen (10) und/oder durch strukturierte Materialien gebildet wird, solche energetischen Wellen absorbiert oder dämpft. Wärmeträgerfluide transportieren die Wärme mittels der Strömung dieser zur Nutzung dieser Wärme, dadurch sind aber auch energetische Wellen übertragbar Mittels Strukturen werden Reflexionen der Wellen minimiert, so dass Störungen in der Anlage vermieden werden. Die Anbringung eines Körpers für die genannten Aufgaben ist besonders vorteilhaft, da entweder Flächen zu Körpern aufgebaut werden und Strukturen bilden oder an Materialkörper Flächen einstrukturiert werden und damit energetische Wellen entsprechend der entstehbaren Frequenzen mit den Strukturen direkt am Ort der Entstehung spezifisch absorbiert werden oder zentral beispielsweise an einem Knotenpunkt eines Leitungsnetzes. Weitere Vorteile zur Minimierung von energetischen Wellen bringen auch Körper bestehend aus strukturiertem oder Struktur bildenden Materialien. Hierbei werden die energetischen Wellen in das Material geleitet, beispielsweise durch das Wärmeträgerfluid und mittels der Strukturhohlräume durch Verengungen und Erweiterungen sowie Verbindungen der Hohlräume deren Energie durch Reibung und Aufprall auf Körperteile und andere Fluidströme vernichtet. Vor allem flüssige Wärmeträgern oder Wärmespeichern, wie Wasser, Öle, oder Aggregatzustandswechselnde Flüssigkeiten, wie Propane oder Butane, erforden zusätzlich zu hohen Temperaturanforderungen auch eine entsprechende Auswahl der Körper hinsichtlich chemischen Festigkeinen und damit Standzeiten. Bei gasförmigen Wärmeträgern wie Stickstoff, Luft, welche geringe Resistenzen an chemische Veränderung stellen, ist die Auswakl der Körper nach Kostengesichtspunkten von Vorteil. Bei hohem Störwellen ist ein nachgiebigen mit Rückbewegung versehen gelagerter Körper nutzbringend, welcher allerdings mit hoher Temperaturfestigkeit versehen sein soll. Dies wird erweicht, indem Flächen aus Federstahl zu strukturierten Körper aufgebaut werden, so dass die Welle von einer Fläche zur anderen reflektiert wird und durch die Nachgiebigkeit der Flächen die Energie der Wellen verringert wird. Auch mit Hilfe von an Federn aufgehängten und geführten Körpern oder Strukturelementen oder Flächen werden Wellen absorbiert. Körper und die berührenden Elemente des Kürpers können allerdings auch auf Bauteile eine Übertragung der Wellen bewirken, wodurch vor allem bei vernetzten Anlagen durch eine Verbreitung die dämpfende Wirkung reduziert wird. Durch eine Isolierung der Körper oder Körper berührender Teile wird die Übertragung verhindert.
Eine voilhafte Weiterbildung ist das Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid, dass mittels definierter Durchlässe hinsichtlich des Strömungswiderstandes zwischen Fluidbereichen (23, 24) oder an Vor- oder Rückläufen (14, 15) die Energieabsorption oder -dämpfung unterstützt wird. Definierte Durchlässe sind herstellbar über Klappen, welche beispielsweise ein Gewicht bilden oder welche mit einer definierten Kraft geklemmt sind oder über durchlässige Körper, welche zur Definition der Durchlässigkeit gekoppelt werden. Auch gebogene Dichtlippen, welche durch Biegungen auch in den Strömungsrichtungen unterschiedliche Strömungswiderstände definieren, sind vorteilhaft.
Dadurch, dass eine Anzahl von Durchlassen oder Durchlässe (14, 15, 23, 24) teilweise oder zeitweise in einer Richtung verschließbar sind, können Reflexionen minimiert werden. Das Problem dabei ist die Reflexion nicht vollständig zu verhindern, da dann Kavitationen Vorschub geleistet wird.
Erfindungsgemäß wird dies durch teilweisen oder zeitweisen Verschluss von Öffnungen gelöst, welche aber in Strömungsrichtung weiterhin öffenbar sein müssen.
Mit dem Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid, dass verschließbare Durchlässe gekoppelt (22) werden, so dass Durchlässe, welche Strömungsabhängige Verschlüsse (14) und Öffnungsfunktion besitzen Durchlässe mitschalten, welche eine von der Strömung unabhängige Verschlüsse (15) und Öffnungsfunktion haben, können beispielsweise zeitweise Verschlüsse hergestellt werden. Hiebei ist das Problem, dass auch unterschiedliche Strömungsrichtungen erlaubt sind, welche durch Vorläufe und Rückläufe gebildert werden. Das Mitschalten solcher Durchlässe kann sensorisch durch Erfassen einer verschlossenen Klappe beispielsweise mit einem Magnetschalter und der magnetischen Betätigung weiterer Klappen abhängig von diesen Sensorsignal erfolgen. Einfachere Möglichkeiten bestehen in der mechanischen Kopplung von Klappen, welche durch mechanische Anordnungen von Klappen und Dichtplatten und der mechanischen Verbindung von Klappen erreicht werden.
Durchlässe oder Einlässe werden vorteiölhafter auch mittels Materialstrukturen (7) gebildet aus welchen die Körper geformt werden, wodurch ebenfalls Wellen innerhalb des Körpers auslaufen oder Wellenamplituden verringert werden. Korrosion von solchen Materialien ist dabei nicht erwünscht, da sich dann die Verhaltenseigenschaften des Körpers hinsichtlich Absorption, Dämpfung und Reflexionen über die Zeit ändern. Weiterhin ist die hohe Temperaturfestigkeit solcher Materialien gefordert, so dass übliche geschümte Kunststoffe nicht in Frage kommen. Trotzdem sind geschäumten Materialien wie Schaumglas, Metallschaum, für die Herstellung von Wellen absorbierenden Körpern von Vorteil. Besonders wenn die offen Poren des Schaumes mit entsprechender Größe erreicht werden. Soweit dies nicht möglich ist, sind poröse Materialien vorteilhaft, wie Porenmetall oder Porenkeramik. Poren können durch abtragende Verfahren wie ätzen oder galvanische Abtragung mit entsprechender Größe der Poren hergestellt werden. Für Kürper mit höchsten Temperaturbelastungen sind auch geschüttete Materialen wie Tonperlen oder Keramikperlen vorteilhaft, welche in durchlässigen Behältnissen und durch eine entsprechende Form der Perlen Durchlässe oder Einlässe für Wellen bilden. Auch von der Perlenform abweichene Formen, welche mit konkave Flächen versehen sind und so Kleinkörper bilden, welche beispielsweise durch Schüttung Erweiterungen und Verengunegen der Einlässe oder Durchlässe oder im geschütteten Körper bilden, wodurch Wellen mit geringeren Frequenzen beser absorbiert werden. Beispielsweis können solche Kleinkörper aus gestauchten Tonrollen bestehen, welche gebrannt wurden. Alle diese Materialstrukturen lassen Wellen in den Körper eindringen und deren Energie durch Strömungswiderstände und Reflexionen oder Trennung von Fluiden durch Verzeigung innerhalb des Körpers absorbieren. Die Materialverwendung ist dabei abhängig von Korrosionsumfang, Temperaturen und Standzeiten sowie den Umfang und hinsichtlich der Größe zu erwartenden Störungen.
Weitere Frequenzen von Wellen können optimal mittels strukturierter Flächen gdämpft werden. Durch eine Strukturierung von Flächen, dass sich erweiternde oder verengende Erhebungen oder Vertiefungen (10), wie Pyramidenformen, Trapezformen gebildet werden, können Wellenenergien durch Reflexionen inerhalb der Strukturen und durch schrittweise Reduzierung der Amplituden der Wellen definiert abgebaut werden. Durch eine Anordnung, dass die Stömung des Wärmeträgers in die Struktur hinein verläuft, werden Wellen auch so abgebaut, dass nach aussen nur geringe Reflexioen der Wellen auftreffen.
Weitere Dämpfung von Störimpulsen oder anderen Wellen wird erfinderisch erreicht, indem Körper (7) beweglich ausgeführt sind, so dass auftreffende Wellen den Körper in Bewegung setzen und dadurch die Amplituden der Wellen gedämpft werden. Hierbei ist das Gewicht des Körpers und dagegenhaltende Elasizitäten für die Dämpfung maßgeblich. Auch die Auslenkungsmöglichkeit der Bewegung ist maßgebend. Diese maßgeblichen Ausführungen gelten auch für bewegliche Flächen (10) oder Strukturen, wobei der Vorteil erreicht wird, dass beispielsweise nur spezifisch auftretende Störereignisse kompensiert werden.
Die Kompensation von energetischen Wellen wird durch Bewegungswiderstände der beweglichen Elemente definiert oder angepasst, so dass einerseits eine hohe Dämpfung erreicht wird, und andererseits Fluidrückgabeeigenschaften genügend hoch sind, so dass Strömungen und bewegliche Bauteile störungsfrei laufen. Hierbei kann allen Elementen, wie Kürper, Flächen, Strukturen, Verschlüssen, ein Bewegungswiderstand entgegengebracht werden. Vorteilhaft ist hierbei auch unter den Gesichtspunkten der Temperaturfestigkeit ein entsprechendes Gewicht der Elemente, auch durch Austarierung erreicht, oder durch Stahlfedern, welche durch eine Verstellung der Vorspannung auch an die Anlage angepasst werden können. Weiterhin ist ein Verdrängungsgelagertes oder druckgelagertes Gas oder Öl zur Definition von Dämpfungswerten der Elemente vorteilhaft, wenn die Abdichtung stolcher Lagerbereiche mit Dichtungen erfolgt, welche die geforderte Temperaturfestigkeit besitzen, beispilesweise Pressdichtungen aus Fasern, wie Hanf. Auch Ausführungeh als Lippendichtungen mit einer Beweglichkeit durch angebrachte Gewebe beispielsweise ebenfalls aus Hanf fördern die spezifische Anpassung durch isolierte Bereiche. Auch zur Iolierung von Übertragungen von energetischen Wellen an Körpern oder berührenden Teilen werden Fasergewebe oder Faserlagen beispielsweise aus Hanf vorgeschlagen.
Eine Anpassung an der Anlage wird gefördet mit der Einstellung des Bewegungswiderstandes durch Änderung des Bewegungswiderstandes. Dies erfolgt durch durch änderbare Federwege, welche zum Beispiel durch Gewindestifte verstellt werden, die auch durch Gewindemuffen geführt sind, so dass die Verstellung von Außen durchgeführt werden kann. Weiterhin ist die Änderung der Eintauchtiefen von Körpern (7) in Fluide durch Verstellung einer Anpassung Wert, da hierdurch der Verdrängungs widerstand bestimmt ist und damit auch der Bewegungswiderstand., Besonders vuorteilhaft ist den Bewegungswiderstand durch abgedichtete Druckbereiche einzustellen, welche durch bewgliche Außenwände, beispielsweise aus Federstahlflächen mit einer nachgiebigen Lagerung der Flächen, Widerstand leisten. Die Einstellung kann über Kombination solcher Druckbereiche oder über eine Voreinstellung der Bewegungswege der Außenflächen erfolgen.
Beim Stand der Technik werden Störgrößen durch eine Ausdehnungsgefäß meist mit Gummimembran, welche eine feste Elastizität besitzt, kompensiert. Ein Gasdruckpolster kann in geringen Grenzen zur Anpassung der Elastizität geändert werden, da das Gasdruckpolster auch durch andere Größen einer Anlage beispielsweise dem statischen oder dynamischen Anlagendruck oder dem Ausdehnungsvolumen bestimmt ist. Zur besseren Anpssung der Verhaltenseigenschaften, wie Dämpfung, Reflexion, Absorption, von Anlagen, besonders mit weitverzweigten Verbindungsnetzen, werden diese mittels verstellbarer Flächen hergestellt. Dies kann beispilesweise eine Durchlassfläche sein, welche durch die Verstellbarkeit Strömungswiderstände beeinflusst, indem Öffnungsweiten eingestellt werden. Auch mit verstellbaren Flächen, welche einen Körper oder ein Strukturelement bilden, können diese von der Form geändert werden, beispielsweise durch Änderung der Winkel von Flächen zueinander oder durch Verschiebung von Flächen an unterschiedlichen Körpern, welche den Fluidraum zwischen den Flächen verändern, so dass der Resonanzraum geändert wird. Weiterhin ist eine Anpassung durch änderbarer Bewegungswiderstände (6, 8, 9) vorteilhaft, welche durch Voreinnstellungen von Federwegen hergestellt werden. Auch die Änderung von Anpresskräften von Körpern an Durchlassabdichtungen oder umgekehrt ermöglicht die Änderung von Durchlasswiderständen und damit von Strömungswiderständen und der damit verbundenen Reflexion oder Dämpfung von Strömungsimpulsen.
Dämpfung und Reflexion werden voteilhaft auch durch eine nachgiebige Ausführung von strukturierten Flächen (10) oder Körpern (7) erreicht, welche auch wieder in die Ausgangaposition zurückgehen. Hierbei wird durch die Nachgiebigkeit der Flächen oder Körper Energie in die Bewegung absrbiert und beispilesweise durch eine mit Reibung versehene Rückbewegung verlangsamt, so dass die Reflexionsbewegung ebenfalls noch gedämpft wird. Unter Berücksichtigung der Temperaturfestigkeit wird dies mit federnd aufgespannten Federstahlflächen realisiert, welche mittels eines Stellgliedes, bei der Rückbewegung an einem feststehenden Teil entlang schleift und so eine Energieaufnahme und ein Energieabbau erreicht wird. Auch mit zu Strukturen oder Körpern (7) federnd zusammengekoppelte Flächen oder zusammengefügten Spänen ist eine Dämpfung durch Umsetung von Wellenenergie in eine Bewegung verbunden mit einer Masse oder mit einen Vorspannkraft oder einem Reibwiderstand, so dass auch kompakte Bauformen bei hohen Störimpulsen ermöglicht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung zur Aufnahme von Wellenenergie in Bewegung ist dass die beweglichen Teile mit einem Gewicht versehen sind, so dass einerseits durch Austarierung mit Gewichten eine Anpassung an die auftretenden Störungen einer Anlage erfolgen kann und andrerseits eine höhere Energiekompensation erreicht wird.
Höchste Energiekompensationen oder dynamisch unterschiedliche Betriebsweisen werden dadurch realisiert, dass dynamische Verhaltenseigenschaften durch Druckreduzierung mittels schnell ansprechender Gasüberdruckventile (5) hergestellt werden. Hierbei wird zwar Druck aus der Anlage abgeleitet, aber Zerstörungen werden vermieden und durch die Reduzierundg des Drucks über Gasbereiche ist eine bessere Sicherheit hinsichtlich Wärmeschäden gegeben, da bei Ansprechen des Ventils das heiße Gas erst einmal nach oben entweicht und dadurch aufwändige Ableitungen mit Abwassereinleitung reduziert werden können.
Weiterhin wird mittels der Gasventile Wasserverlust oder Flüssigkeitsverlust veurmieden, so dass die Widerherstellungs von Verhaltenseigenschaften der Anlage mittels Druckerhöhung aus ladbaren oder austauschbaren Kartuschen (12) hergestellt werden. Vorteilhafterweise sind dies Gaskartouschen, welche aber auch durch Flüssigkeitskartouschen ergänzt werden können, um beispielsweise Dämpfungsflüssigkeiten auf einem Wasserpegel konstant zu halten. Durch Anbringung eines Venilverschlusses können Kartouschen auch nur zeitweise angebracht sein, so dass dies lediglich für Wartungszwecke verwendet werden. Dazu sind auch nachladbare Kartouschen sinnvoll.
Weitere dynamische Verhaltenseigenschaften oder die Anpassung an Störgrößen in einer spezifischen Anlage wird dadurch realisiert, dass Körper (7) oder Flächen (10) oder Strukturen koppelbar sind Die Kopplung kann durch Verbindungstechniken aus den Stand der Technik erfolgen., wodurch auch beispielsweise Körper an der Anlage erweiterte werden können, wenn eine erhöhte Dämpfung oder Absorption auf Grund erhöhter Störgrößen benötigt wird.
Eine erhöhte Sicherheit vor Auswirkungen von Störgrößen wird durch den Anschluss von Feindurchlässigen Körpern (7) an Hochtemperatur erzeugende Einrichtungen, wie Solarkollektoren, geothermische Wärmetausche erreicht. Die Dämpfung und Ableitung von Gasblasen in Gasbereiche (2) kann nahe am Enstehungsort erfolgnen, so dass weitere Schäden ausgeschlossen sind. Dies wird vorzugsweise mit perforierten Behältern, welche Tonperlen oder Keramikperlen enthalten, so dass die Strümung mit geringem Strömungswiderstand durch den Behälter erfolgen kann, aber Gasblasen durch die Voluminität an den Perlen hängen bleiben und von der Geschwindigkeit reduziert werden, Auch für vorgenanntes Problem ist es nützlich, dass Körper (7) oder strukturierte Flächen in einer Anordnung angebracht werden, so dass die Strömung Wege verlängernd verläuft und Umlenkungen der Strömung erfolgen. Besonders durch die Umlenkungen können Wellen mit der Strömung in Strukturen hineingeleitet werden, so dass die maximale Dämpfungseigenschaften genutzt werden und die Reflexieonenn direkt in weitere Strukturen geleitet werden können.
Übertragungen von Schwingungen zwischen Körper (7) oder Strukturen oder strukturierte Flächen und Bauteilen sind gegebenfalls erwünscht, beispielsweise bei Vibratioen an Pumpen, so dass mit an Bauteilen befestigten Körpern oder strukturierten Flächen Schwingungen auf Wärmetröger übertragen werden und gegenenfalls mit einem weitern Körper, oder strukturierten Flächen, welche sich Übertragungsisolieremnd auf Bauteile im Wärmeträger befinden, gedämpft oder absorbiert werden. Zur Anbringung von Körpern oder strukturierten Flächen mit vorgenannter Funktion werden diese an Bändern oder Seilen aufgehängt, welche durch die Aufhängung eine Beweglichkeit erlauben, und die Übertragung von Schwingungen durch die biegsame und Querschnittsminimierte Aufhängung verhindert ist. Dies wird durch Bänder erreicht, welche die Körper oder strukturierten Flächen halten und mittels der Schwerkrft und abgestimmtem Gewicht am Körper oder an den Flächen die Beweglichkeit in den Grenzen der Bandlängen erlauben, wobei diese zur Berührungsfreiheit gegenüber anderen Bauteilen ausgeführt sind. Auch Seile aus Hanf oder Draht sind dazu geeignet, wenn sie mit entsprechenden Querschnitten ausgelegt werden. Durch Bildng einer Aufhängung mit umgebogeen Aufhängungsbverbindungen, so dass diese mit einer vorgespannten Aufweitung der Biegungen, welche durch den Querschnitt der Aufhängungserbindung und die Stärke der Einzeldrähte oder Aufhängung und der Biegungsgnröße besimmt ist, den Körper oder die strukturierten Flächen in einer Position gegen die Schwerkraft halten, und die auftreffenden Drückwellen die Biegungen verändern und die Beweglichkeit ermöglichen und die Vorspannung die Körper oder strukturierten Flächen wiedrer in Position bringt. Die Vorspannung kann auch durch Federn erreicht werden, welche an Bändern oder Seilen aufgehängt sind. Die Orte der Aufhängung, die Richtungen der Biegungen, sowie die Querschnitte der Aufhängungen bestimmen dabei die Größe der Beweglichkeit in den einzelnen Richtungen.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid, dass Elastizitäten von Rückstellungen von Öffnungen (21) zur Absorption von Wellen durch Ableitung (21) aus Fluidbereichen (2) mindestens während der Wellenabbauzeit abgebaut sind, wird die Aufgabenstellung ebenfalls in bestimmten Grenzen erreicht, nämlich dass energetische Änderungen,, auch bei hohen und höchsten Temperaturen über lange Zeit stabil und definiert eliminiert bzw. minimiert werden und eine Temperatur unabhängigere Anbringung von Dämpfungs-, Absorptions- und Ausdehnungseinrichtungen weitestgehend an den Entstehungsorten und die Dämpfungs- oder Absorptionseigenschaften verbessert werden, so dass auch eine weitgehende Kompensation von Druckstößen durch der Einrichtung erfolgt und Reflexionen in das Leitungsnetz vermieden werden und Kavitationen trotzdem gering gehalten werden. Durch die Aufhebung von Elastizitäten wird dann zwar mehr Druck abgebaut als dies für eine begrenzte Dämpfung notwendig wäre. Aber die Einrichtung soll möglichst in Grenzbereichen, also bei großen Störungen zur Wirkung kommen, so dass diese schnell und ohne Reflexioenen abgebaut werden, und Sichergestellt ist, dass dann keine Schäden in der Anlage erzeugt werden. Besonders Reflexionen in weitverzweigten Verbindungsnetzen können erhebliche Scäden anrichten, auch wenn sie durch schnell schaltende Ventile noch erhöht werden. Zusätzlich könne die Kavitationen mit Einrichtungen nach den Verfahren 1 bis 17 minimiert werden.
Die Aufhebung von Elastizitäten wird durch Aufhebung der Gegenhaltung (20) einer Federkraft (19) mit Hilfe eines Stellgliedes (18), welches von der Öffnungsklappe gestellt erreicht. Ein durch die Federkrft definierter Druckwert öffnet die Klappe, so dass das Stellglied betätigt wird und die Federkraft weggenommen oder reduziert wird, so dass der Druck schnell abgebaut wird ohne dass die Klappe schließt. Die Klappe wird durch ein Gewicht oder durch eine zweite Feder wieder geschlossen, wenn der Druck definiert durch die zwei Federn oder durch die Feder und das Gewicht abgebaut ist. Die Herstellung der Gegenhaltung kann manuell oder durch einen Rückschnappmechanismus, ausgelöst durch die zweite Feder wieder hergestellt werden. Bei Anlagen mit geringen Drücken können anstatt von Federn auch Gewichte zur Definition des Alösedrucks und des Rückstelldrucks dienen, welche die abgedichteten und geführten Öffnungsklappen Widerstand bieten oder die Rückstellung bewirken. Hierbei wird ein Haltegewicht durch ein Stellglied aufgehoben. Auch durch Magnetkraft lösbare Haltungen von Öffnungsklappen und Rückstellungen sind sinnvoll, besonders da dies auch hinsichtlich der aufgebrachten Kraft anpassbar sind.
Vorteilhaft ist auch die Einrichtung, dass die Ableitung (21) von Wellen über Öffnungsklappen erfolgt, welche nur durch eine Kraftdefinierte Haltung, wie Klemmung, Magnethaftung, eine Öffnung frei gibt, ohne dass Elastizitäten wirken. Beispielsweise kann eine Klappe mit einer bestimmten Kraft eingeklemmt werden, so dass ein Druckwert diese Klappe öffnet. Diese vereinfachte und preisgünstiere Ausführung ist dann nur für selten auftreffende Störungen oder Märkte uit entsprechenden Wartungspreisen geeignet. Ausführungen, welche mit Magnetkraft die Klappe halten, so dass definierte Druckwerte die Magnetkraft überwinden und damit die Klappe auch Großflächig öffenbar ist, können auch zur Rückstellung und/oder zur Offenhaltung der Klappe mit elektronisch geschalteter Magnetkraft versehen werden, so dass eine Reduzierung oder Ableitung von Drücken auch steuerbar ist. Vorteilhaft ist wenn die Haltungo der Klappe über einen Dauermagneten erfolgt, welcher durch eine Abstandseinstellung zur Klappe auch von der Haltekraft einstellbar ist. Die Haltewirkung des Magneten nimmt zwar mit dem Öffnugsweg ab, kann aber für uneterschiiedliche Anlage selten fest eingestellt werden, so dass die Verschiebung des Magneten an der Klappe über den Hebelweg der Klappe ebenflls eine Einstellungsmöglichkeit für die Ansprechenregie und den Halteweg des Magneten erlaubt. Die Anordnung von Magnetkräften mit Dauermagneten für die ständig benötigten Kräfte ist energiesparend und sicher, da diese Kräfte durch Störungen nicht verstärbar sind und damit solche Öffnungen auch an Sicherheitsgrenzen betreibbar sind. Allerdings können Anhaftungen zwischen Klappe und festem Bereich die Öffnungskraft etwas erhöhen, so dass sich die Sicherheitsgreneze verschieben würde. Solche Anhaftungen müssen durch Wartungaintervalle vermieden werden, wobei die Haltekraft überprüft wird und gegenenfalls Anhaftungen entfernt werden. Auch das Aufbringen von Magneten oder Magnetkräften von Außen sollte durch ein umgebende Abschirmung mit magnetisch leitbarem Material vermieden werden, um die Sicherheit auch gegenüber Außenwirkungen zu gewährleisten.
Die Verwendung vorgenannter Verfahren und Einrichtungen zum Betreiben von Anlagen mit Fluid ist besonders vorteilhaft, für Absorption oder Reflexion von energetischen Impulsen in Bauteilen, wie Austauscheinrichtungen, Ausdehnungsaufnahmeeinrichtungen, Verdichter, Speichereinrichtungen. Dies erlaubt einen erweiterten Einsatz solcher Einrichtungen und Verfahren in Anlagen, so dass Absorption, Dämpfung und Reflexionen von Wellen für die jeweilige spezifische Unterstützung durch Integration in solche Bauteile zur Verfügung gestellt werden können.

1: Behälter
2: Fluidbereich
3: Wärmeträger
4: Vorlauf
5: Gasauslassventil
6: Nachgebende Aufhängung
7: Körper
8: Gewindedurchführung
9: Verstellung
10: Strukturflächen
11: Fluidgrenzfläche
12: Gaseinlassventil
13: Vorlauf
14: Verschluss
15: Gekoppelter Verschluss
16: Rücklauf
17: Rücklauf
18: Stellglied
19: Druckwiderstand
20: Bewegliche Gegenhaltung
21: Öffnung
22: Koppelglied

Claims

Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid dadurch gekennzeichnet, dass energetische Wellen, wie Druckstöße, Vibrationen, übertragen durch Wärmeträger-(3) oder Wärmespeicherfluide oder Bauteile, mittels mindestens eines innerhalb oder zwischen Bauteilen angeordneten nachgiebigen mit Rückbewegung versehen oder festen Körpers (7), welcher durch strukturierte Flächen (10) und/oder durch strukturierte Materialien gebildet wird, absorbiert oder gedämpft werden.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mittels definierter Durchlässe hinsichtlich des Strömungswiderstandes zwischen Fluidbereichen (23, 24) oder an Vor- oder Rückläufen (14, 15) die Energieabsorption oder -dämpfung unterstützt wird.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Durchlässen oder Durchlässe (14, 15, 23, 24) teilweise oder zeitweise in einer Richtung verschließbar sind.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass verschließbare Durchlässe gekoppelt (22) werden, so dass Durchlässe, welche Strömungsabhängige Verschluss (14) und Öffnungsfunktion besitzen Durchlässe mitschalten, welche eine von der Strömung unabhängige Verschluss (15) und Öffnungsfunktion haben.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstruktur (7) aus geschäumten oder porösem oder geschüttetem Material erfolgt, wie Schaumglas, Porenmetall, Tonperlen.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass strukturierte Flächen erweiterndes oder verengende Erhebungen oder Vertiefungen (10), wie pyramidenförmig, trapezförmig, bilden.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Körper (7) oder strukturierte Flächen (10) beweglich gelagert ausgeführt sind.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Lagerung oder der Verschlüsse von Durchlässen durch einen Bewegungswiderstand, wie Stahlfedern, Verdrängungsgelagertes oder druckgelagertes Gas oder Öl, Gewicht, definiert wird.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungswiderstand einstellbar ist, wie durch änderbare Federwege oder Eintauchtiefen von Körpern (7), abgedichtete Druckbereiche.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verhaltenseigenschaften, wie Dämpfung, Reflexion, Absorption, mittels verstellbarer Flächen und/oder änderbarer Bewegungswiderstände (6, 8, 9) hergestellt werden.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Flächen (10) oder strukturierte Flächen oder Körper (7) nachgiebig und mit Rückbewegung ausgeführt sind, wie mit Federstahlplatten oder zu Strukturen oder Körpern (7) federnd zusammengekoppelte Flächen oder zusammengefügte Späne.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bewegliche Flächen oder Körper mit Gewichten beschwert oder austariert werden.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dynamische Verhaltenseigenschaften durch Druckreduzierung mittels schnell ansprechender Gasüberdruckventile (5) hergestellt werden.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dynamische Verhaltenseigenschaften durch Druckerhöhung aus ladbaren oder austauschbaren Kartuschen (12) hergestellt werden.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Körper (7) oder strukturierte Flächen (10) koppelbar sind.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Feindurchlässige Körper (7), wie perforierte Behälter mit Tonperlen, zur Dämpfung und Ableitung von Gasblasen in Gasbereiche (2) an Hochtemperatur erzeugende Einrichtungen, wie Solarkollektoren, geothermische Wärmetauscher, angeschlossen werden.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Körper (7) oder strukturierte Flächen in einer Anordnung angebracht werden, so dass die Strömung Wege verlängernd verläuft und Umlenkungen der Strömung erfolgen.
Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Körper (7) oder strukturierte Flächen an Bändern oder Seilen aufgehängt sind, welche durch die Aufhängung eine Beweglichkeit erlauben, wie Seile kombiniert mit einem abgestimmtem Gewicht am Körper und Längen zur Berührungsfreiheit gegenüber Bauteilen oder Biegungen gebildet mit Bändern aus Hanf oder Drähten.
Einrichtung zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid vorwiegend nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass Elastizitäten von Rückstellungen von Öffnungen (21) zur Absorption von Wellen durch Ableitung (21) aus Fluidbereichen (2) mindestens während einer Wellenabbauzeit abgebaut werden, wie durch Aufhebung der Gegenhaltung (20) einer Federkraft (19) mit Hilfe eines Stellgliedes (18), welches von der Öffnungsklappe gestellt wird oder durch Schwerkraftrückstellung von abgedichteten und geführten Öffnungsklappen oder durch Magnetkraft lösbare Haltungen von Öffnungsklappen.
Einrichtung zum Betreiben von Heizungsanlagen mit Fluid vorwiegend nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung (21) von Wellen über Öffnungsklappen erfolgt, welche durch eine Kraftdefinierte Haltung, wie Klemmung, Magnethaftung, eine Öffnung frei gibt.
Verfahren und Einrichtung zum Betreiben von Anlagen mit Fluid nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass diese für Absorption oder Reflexion von energetischen Impulsen in Bauteilen einer Anlage, wie Austauscheinrichtungen, Ausdehnungsaufnahmeeinrichtungen, Verdichter, Speichereinrichtungen, verwendet werden.