DE102007056720B3

DE102007056720B3 - Layered load device for storage container of thermal storage, has supply pipes with fluid outlets, where height difference between pipe section and outlets is varied at different levels and is smaller in flow direction of fluids in pipes

Info

Publication number: DE102007056720B3
Application number: DE102007056720A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. Lohse; Stefan Dr.-Ing. Göppert; Thorsten Dr.-Ing. Urbaneck; Ulrich Dr.-Ing. Schirmer; Bernd Prof. Dr.-Ing. Platzer
Original assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Current assignee: Kompoferm GmbH
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2027-11-27

Abstract

The device (1) has a storage container (2) and a fluid inlet, which comprises supply pipes (3, 4) provided vertically in the storage container. The supply pipes have multiple fluid outlets (5), and outlet connectors (6) are provided with fluid collecting areas (9), whose height is displaced to a height of fluid outlets in flow directions (A, B) of fluids in the supply pipes. The height difference between a pipe section (11) at the outlet connectors and the fluid outlets at the supply pipes is varied at different outlet levels and is smaller in the flow direction of fluids in the supply pipes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schichtenbeladeeinrichtung für einen thermischen Speicher mit einem Speicherbehälter und einer Fluidzuführung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a sheet loading device for a thermal storage with a storage container and a fluid supply according to the preamble of the independent claim 1.

In thermischen Speichern ist es günstig, eine möglichst gute Temperaturschichtung zu erzielen. Dies bedarf geeigneter Beladesysteme, die in der Lage sind, das Beladefluid seiner Temperatur entsprechend in eine thermische Schichtung einzuleiten. Dabei darf es nicht zu starken Vermischungen von warmem und kaltem Fluid im Beladesystem als auch im Speicher kommen. Dies führt zum Abbau der thermischen Schichtung und internen Speicherverlusten.In Thermal storage is convenient, one possible good temperature stratification. This requires suitable loading systems, which are capable of handling the loading fluid according to its temperature to initiate a thermal stratification. It must not be allowed to strong mixing of hot and cold fluid in the loading system as well as come in the store. This leads to the degradation of the thermal Stratification and internal memory losses.

Im Stand der Technik sind Schichtenbeladeeinrichtungen bekannt, die vertikale Zuführrohre und seitlich übereinander angeordnete Fluidauslässe aufweisen. Mit Hilfe derartiger Schichtenbeladeeinrichtungen soll Fluid, das eine bestimmte Temperatur besitzt, vorzugsweise nur in diejenige Schicht in dem Speicher eingebracht werden, in der annähernd die gleiche Temperatur vorherrscht. Hierfür werden die Dichteunterschiede, welche zwischen kaltem und warmem Fluid bestehen, genutzt. Das beispielsweise an einem unteren Ende in ein Zuführrohr einströmende warme Fluid hat eine höhere Temperatur und somit eine geringere Dichte als das Fluid im unteren Bereich des Speichers und strömt aufgrund dieses Dichteunterschiedes in dem Zuführrohr bis in die Ebene des Schichtenspeichers, in der die Temperatur des Fluids im Schichtenspeicher mit der Temperatur des Fluids im Zuführrohr im Wesentlichen übereinstimmt. Das Fluid strömt hier durch einen in dieser Ebene angeordneten Fluidauslass in den Schichtenspeicher ein.in the State of the art layer loading devices are known which vertical feed pipes and laterally one above the other arranged fluid outlets exhibit. With the help of such layer loading devices should Fluid having a certain temperature, preferably only in the layer are introduced in the memory, in the approximately the same Temperature prevails. Therefor become the density differences, which between cold and warm Fluid exist, used. For example, at a lower end in a feed tube incoming warm fluid has a higher Temperature and thus a lower density than the fluid in the lower Area of the store and flows due to this density difference in the feed tube to the plane of the Stratified storage in which the temperature of the fluid in the stratified storage substantially coincides with the temperature of the fluid in the feed tube. The fluid flows here by an arranged in this plane fluid outlet in the Layer storage.

Die bekannten Schichtenbeladeeinrichtungen besitzen den Nachteil, dass es bei dem Versuch, das Beladefluid seiner Temperatur entsprechend mittig in eine bestehende Schichtung im Speicher einzuleiten, zur Ansaugung von warmem Fluid bei einer Beladung von oben bzw. von kaltem Fluid bei einer Beladung von unten durch die freien Auslassöffnungen kommt.The known layer loading devices have the disadvantage that it while trying to match the loading fluid to its temperature to initiate in the middle of an existing stratification in the storage, Intake of warm fluid when loaded from above or from cold fluid when loaded from below through the free outlet openings comes.

Eine derartige, gattungsgemäße Beladeeinrichtung ist beispielsweise in der Druckschrift DE 100 00 352 A1 offenbart. Die beschriebene Schichtenbeladeeinrichtung weist ein von unten in einen Speicherbehälter ragendes Zuführrohr mit jeweils übereinander angeordneten Fluidauslässen auf. An den Fluidauslässen sind Auslassstutzen in Form zweischenkliger Rohrwinkelstücke vorgesehen, wobei der jeweils zweite Schenkel nach unten in den Speicherbehälter ragt. Die offenen Enden der zweiten Schenkel sind in gleichen Abständen entlang des Zuführungsrohres angeordnet. Bei dieser Vorrichtung ist nachteilig, dass die Einleitung des Beladefluids in den Speicherbehälter immer senkrecht zur Schichtung erfolgt. Zudem besteht bei der bekannten Vorrichtung die Gefahr, dass das Beladefluid den Auslass nicht völlig ausfüllt, wodurch warmes Fluid, bei der beschriebenen Beladung von unten, im Beladesystem mitgerissen werden kann. Umgekehrt kann bei einer Beladung von oben bei einer solchen Anordnung kaltes Fluid im Auslassstutzen mitgerissen werden.Such a generic loading device is for example in the document DE 100 00 352 A1 disclosed. The described layer loading device has a feed tube projecting from below into a storage container, each having fluid outlets arranged one above the other. At the fluid outlets outlet nozzles are provided in the form of two-legged pipe angle pieces, wherein the respective second leg projects down into the storage container. The open ends of the second legs are arranged at equal intervals along the feed tube. A disadvantage of this device is that the introduction of the loading fluid into the storage container is always perpendicular to the stratification. In addition, there is the risk in the known device that the loading fluid does not completely fill the outlet, as a result of which hot fluid, in the case of the described loading from below, can be entrained in the loading system. Conversely, when loaded from above with such an arrangement, cold fluid may be entrained in the outlet port.

Zudem ist zu beobachten, dass bei der Einschichtung von Beladefluid mit einer Dichte b, welches von oben bzw. unten in ein Zuführrohr eines Schichtenspeichers eingebracht wird, es zu starken Ansaugungen von Fluid mit einer geringeren Dichte a bei einer Beladung von oben bzw. von Fluid mit einer größeren Dichte c bei einer Beladung von unten kommt (Dichte a < Dichte b < Dichte c). Dies wird durch die lokalen Dichteunterschiede zwischen dem Fluid im Beladesystem und dem Fluid im Schichtenspeicher, welche durch die unterschiedlichen Temperaturen entstehen, hervorgerufen. Um diesen Effekt zu verhindern, ist es grundsätzlich möglich, Systeme mit mechanischen Klappen vorzusehen. Die beweglichen Teile sind jedoch störanfällig, können ihre Funktion nicht über lange Zeit aufrecht erhalten und sind für große Speicher, wie Tank- und Erdbeckenspeicher, nicht geeignet.moreover It can be observed that when stripping Beladefluid with a density b, which from above or below into a feed tube of a stratified storage is introduced, it to strong aspirations of fluid with a lower density a at a load from above or from fluid with a greater density c comes from below at a loading (density a <density b <density c). This is done by the local Density differences between the fluid in the loading system and the fluid in the stratified storage, which by the different temperatures arise, evoked. To prevent this effect, it is in principle possible, Provide systems with mechanical flaps. The moving parts However, if they are susceptible to failure, their function can no over Long time are maintained and are great for storage, such as tank and Earthquake storage, not suitable.

Aus der DE 197 04 914 C1 oder der DE 298 23 740 U1 ist eine Vorrichtung zur vertikalen Temperaturschichtung eines Fluids in einem Speicherbehälter bekannt. Diese Vorrichtung umfasst einen vertikalen Hauptstromkanal, von dem eine Mehrzahl von seitlichen Auslässen eine Verbindung zu dem umgebenden Fluid herstellen. Diese Auslässe sind in gleichen Abständen entlang des vertikalen Hauptstromkanals angeordnet und als Ausströmkanäle ausgebildet, wobei eine Richtungsumkehr von mehr als 90° für seitlich aus dem Hauptstromkanal ausströmendes Fluid bewirkt wird.From the DE 197 04 914 C1 or the DE 298 23 740 U1 a device for vertical temperature stratification of a fluid in a storage container is known. This device comprises a vertical main flow channel from which a plurality of side outlets connect to the surrounding fluid. These outlets are arranged at equal intervals along the vertical main flow channel and formed as outflow channels, wherein a direction reversal of more than 90 ° for laterally flowing out of the main flow channel fluid is effected.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schichtenbeladeeinrichtung der oben genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, beim Beladen des Speichers Ansaugeffekte weitgehend zu verhindern und bei der Einschichtung von warmer oder kaltem Fluid die Vermischung mit anders temperiertem Fluid so gering wie möglich zu halten.It Therefore, the object of the present invention, a layer loading device the above-mentioned genus, which makes it possible to When loading the memory largely prevent suction effects and in the coating of warm or cold fluid mixing to keep as low as possible with differently tempered fluid.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schichtenbeladeeinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.The The object is achieved by a Layer loading device with the features of the independent claim 1 solved. Preferred developments are set forth in the subclaims.

Erfindungsgemäß sind an dem Zuführrohr mehrere Fluidauslässe vorgesehen, die in verschiedenen Auslassebenen angeordnet sind. Hierdurch kann das Beladefluid in verschiedenen Ebenen des Speicherbehälters in diesen eingebracht werden, wobei unabhängig von der Auslassebene Vermischungen des Beladefluids mit dem Fluid in dem Speicherbehälter weitgehend verhindert werden können.According to the invention are the feed tube several fluid outlets provided, which are arranged in different Auslassebenen. This allows the loading fluid in different levels of the storage container in these are introduced, and regardless of the discharge level, mixtures the Beladefluids with the fluid in the storage container largely can be prevented.

Der Höhenunterschied zwischen den Stutzenauslässen an den Auslassstutzen und den Fluidauslässen an dem Zuführrohr ist in unterschiedlichen Auslassebenen verschieden. Durch die derart angepasste Auslegung der Schenkelhöhen der Auslassstutzen ist es möglich, Ansaugungen in der erfindungsgemäßen Beladeeinrichtung in der Regel zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Beladeeinrichtung kann auf diese Weise ohne mechanisch bewegliche Teile wie Klappenventile ausgebildet werden und kann damit über längere Zeit problemlos betrieben werden.Of the Height difference between the nozzle outlets at the outlet nozzle and the fluid outlets at the feed tube different in different discharge levels. By the so adapted Design of leg heights the outlet nozzle it is possible Intakes in the loading device according to the invention usually to avoid. The loading device according to the invention can this way without mechanically moving parts such as flap valves can be trained and thus operated easily for a long time become.

Der Höhenunterschied zwischen den Stutzenauslässen an den Auslassstutzen und den Fluidauslässen an dem Zuführrohr wird in Strömungsrichtung des Fluids im Zuführrohr geringer. Somit nimmt am Anfangsbereich des vertikalen Zuführrohres, wo das Fluid zugeführt wird, die Höhendifferenz zwischen Fluidauslass und Stutzenauslass den größten Betrag an, während sich die Höhendifferenzen in Richtung zum Ende des Zuführrohres verkleinern. Hierdurch können Ansaugeffekte und damit ungewollte Vermischungen im Speicherbehälter fast völlig vermieden werden.Of the Height difference between the nozzle outlets at the outlet nozzle and the fluid outlets at the feed tube in the flow direction of the fluid in the feed tube lower. Thus, at the beginning of the vertical feed tube, where the fluid is supplied will, the height difference between Fluid outlet and nozzle outlet the largest amount while the height differences towards the end of the feed tube out. This allows Suction effects and thus unwanted mixing in the storage tank almost completely avoided become.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung sammelt sich das Beladefluid in dem Fluidsammelbereich des Auslassstutzens und füllt dadurch den Strömungsquerschnitt vollständig aus und kann über den in der Höhe zum Fluidauslass versetzten Stutzenauslass ohne nennenswerte Ansaugeffekte in den Speicherbehälter geleitet werden. Auf diese Weise können Vermischungen innerhalb des Beladesystems vermieden werden.With Help collect the solution of the invention the loading fluid in the fluid collection area of the outlet and fill thereby the flow cross section Completely out and over in height to the fluid outlet offset nozzle outlet without significant suction effects in the storage tank be directed. In this way, blends within the loading system are avoided.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Fluidsammelbereich etwa U- oder V-förmig ausgebildet. So kann sich in der durch die U- bzw. V-Form ausgebildeten Senke Fluid gut ansammeln, wodurch der Strömungsquerschnitt vollständig ausgefüllt werden kann und Ansaugeffekte bzw. Vermischungen im Speicherbehälter weitgehend vermieden werden können.According to one advantageous embodiment of the Present invention, the fluid collection area is approximately U- or V-shaped. So fluid can accumulate well in the valley formed by the U- or V-shape, whereby the flow cross section Completely filled out can be and Ansaugeffekte or mixing in the storage tank largely can be avoided.

Vorzugsweise ist dabei derjenige Schenkel des U- bzw. V-fömigen Fluidsammelbereiches, der in Strömungsrichtung des Fluids näher an dem Zuführrohr ist, kürzer als derjenige Schenkel des Fluidsammelbereiches, der näher an dem Stutzenauslass ist. Durch die angepasste Schenkellänge der Schenkel des U- oder V-förmigen Fluidsammelbereiches werden Ansaugeffekte im Beladesystem nahezu eliminiert und das Beladefluid kann ohne große Vermischungen in den Speicher eingebracht werden.Preferably is that leg of the U- or V-shaped fluid collection area, in the flow direction closer to the fluid on the feed tube is shorter as the leg of the fluid collection area closer to the Nozzle outlet is. Due to the adjusted leg length of Legs of the U or V-shaped Fluidsammelbereiches suction effects in the loading system almost eliminates and the loading fluid can without large mixing in the memory be introduced.

Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung werden diejenigen Schenkel der Fluidsammelbereiche der Auslassstutzen an den Fluidauslässen des Zuführrohrs, die näher an den Stutzenauslässen sind, in Strömungsrichtung des Fluids in dem Zuführrohr kürzer. Hierdurch kann auf einfache Weise der Höhenunterschied zwischen den Stutzenauslässen an den Auslassstutzen und den Fluidauslässen an dem Zuführrohr in Strömungsrichtung des Fluids im Zuführrohr kontinuierlich verringert werden. Somit können, wie oben beschrieben, Ansaugeffekte und damit Vermischungen im Speicherbehälter nahezu vollständig verhindert werden.According to one preferred variant of the invention, those legs of the Fluid collection areas of the outlet ports at the fluid outlets of the feed tube, the closer are at the nozzle outlets, in the flow direction of the fluid in the feed tube shorter. This can easily the height difference between the Neck outlets on the outlet nozzle and the fluid outlets on the feed tube in flow direction of the fluid in the feed tube be reduced continuously. Thus, as described above, Suction effects and thus mixing in the storage tank almost completely prevented become.

In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist der Stutzenauslass ein horizontales Rohrstück auf. Damit kann das Beladefluid auf einfache Weise waagerecht zur Schichtung in den Speicherbehälter eingeleitet werden.In a preferred embodiment of the present invention the nozzle outlet on a horizontal pipe section. This allows the loading fluid on simple way horizontal for stratification introduced into the storage tank become.

In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung weist der Stutzenauslass eine Beladetasse und/oder eine Prallplatte auf. Hierdurch kann ebenfalls das Beladefluid weitgehend waagerecht zur Schichtung in dem Speicherbehälter in diesem eingebracht werden. Entsprechend schichtet sich das Beladefluid vorteilhaft in den Speicherbehälter ein, wodurch Vermischungen im Speicherbehälter verringert bzw. vermieden werden können.In Another example of the present invention has the nozzle outlet a loading cup and / or a baffle plate on. This can also be done the Beladefluid largely horizontally to the stratification in the storage container in this be introduced. Accordingly, the Beladefluid layers advantageous in the storage container a, whereby mixing in the storage tank is reduced or avoided can be.

Die erfindungsgemäße Schichtenbeladeeinrichtung 1 eignet sich prinzipiell für den Einsatz bei allen thermischen Speichern mit Schichtenbeladevorrichtungen. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Schichtenbeladeeinrichtung 1 bei großen Speichern mit einem Volumen von bis zu 10.000 m³ eingesetzt werden. Darüber hinaus ist die Schichtenbeladeeinrichtung 1 aber auch für häusliche Puffer-Schichtenspeicher oder in Kombi-Schichtenspeichern unter Nutzung von Solarenergie einsetzbar. Die erfindungsgemäße Schichtenbeladeeinrichtung 1 ist ferner für große Tank- und Erdbeckenspeicher für Wohn- oder Bürokomplexe, aber auch für Krankenhäuser, Seniorenheime oder Studentenwohnheime besonders gut geeignet. Mit Hilfe der Schichtenbeladeeinrichtung 1 lassen sich große Pufferspeicher mit Pufferzeiten von einem Tag bis einer Woche (Kurzzeit-Wärmespeicher) ausrüsten. Ferner kann die Schichtenbeladeeinrichtung 1 für einen Monatsspeicher mit Speicherzyklen von mehreren Wochen genutzt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Schichtenbeladeeinrichtung 1 in Langzeit-Wärmespeichern mit langen Speicherzyklen von einem halben Jahr oder mehr zu verwenden.The layer loading device according to the invention 1 is suitable in principle for use in all thermal storage with Schichtbeladevorrichtungen. In particular, the layer loading device according to the invention 1 be used in large storage facilities with a volume of up to 10,000 m ³ . In addition, the layer loading device 1 but can also be used for domestic buffer stratified storage or in combination stratified storage with the use of solar energy. The layer loading device according to the invention 1 is also particularly well suited for large tank and earthquake storage for residential or office complexes, but also for hospitals, retirement homes or student residences. With the help of the layer loading device 1 Large buffer buffers can be equipped with buffer times of one day to one week (short-term heat storage). Furthermore, the layer loading device 1 be used for a monthly storage with storage cycles of several weeks. However, it is also possible, the layer loading device 1 to use in long-term heat storage with long storage cycles of half a year or more.

Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Merkmale und Vorteile werden im Folgenden anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, wobeiadvantageous embodiments of the present invention, whose features and advantages are disclosed in Explained below with reference to the figures of the drawing, wherein

1 schematisch einen Speicherbehälter mit einer Beladeeinrichtung für eine Beladung von unten (links in der Abbildung) und eine Beladung von oben (rechts in der Abbildung) zeigt; 1 schematically shows a storage container with a loader for loading from below (left in the figure) and a load from above (right in the figure);

2 schematisch eine Ausführungsform eines Auslassstutzens für eine Verwendung bei der Beladeeinrichtung zeigt; 2 schematically shows an embodiment of an outlet nozzle for use in the loading device;

3 eine weitere Ausführungsvariante eines Auslassstutzens für eine Verwendung bei der Beladeeinrichtung zeigt; und 3 shows a further embodiment of an outlet for use in the loading device; and

4 eine weitere mögliche Ausführungsvariante eines Auslassstutzens zeigt, der bei der Beladeeinrichtung zum Einsatz kommen kann. 4 shows a further possible embodiment of an outlet nozzle, which can be used in the loading device.

1 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform einer in einem beliebig ausgebildeten Speicherbehälter 2 eines thermischen Speichers vorgesehenen Schichtenbeladeeinrichtung 1. Links in 1 ist schematisch eine Beladung von unten dargestellt, während rechts in 1 eine Beladung von oben gezeigt ist. 1 schematically shows a possible embodiment of an arbitrarily formed in a storage container 2 a thermal storage provided layer loading device 1 , Left in 1 is schematically a load shown from below, while right in 1 a load is shown from above.

Bei der Beladung von unten wird Fluid entsprechend der mit dem Pfeil A gekennzeichneten Richtung in ein im Speicherbehälter 2 senkrecht vorgesehenes Zuführrohr 3 eingebracht. Wird am unteren Ende in das Zuführrohr 3 warmes Fluid eingebracht, so besitzt dieses eine höhere Temperatur und somit eine geringere Dichte als das Fluid im unteren Bereich des Speicherbehälters und strömt aufgrund dieses Dichteunterschiedes in dem Zuführrohr 3 bis in die Ebene des Schichtenspeichers, in der die Temperatur des Fluids im Schichtenspeicher mit der Temperatur des Fluids im Zuführrohr 3 übereinstimmt. Das Fluid strömt hier durch einen in dieser Ebene angeordneten Fluidauslass 5 in den Speicherbehälter 2 des Schichtenspeichers 1.When loading from below, fluid will be in the direction indicated by the arrow A in a direction in the storage container 2 vertically provided feed tube 3 brought in. Is at the lower end in the feed tube 3 introduced warm fluid, so this has a higher temperature and thus a lower density than the fluid in the lower region of the storage container and flows due to this difference in density in the feed tube 3 to the level of the stratified storage, in which the temperature of the fluid in the stratified storage with the temperature of the fluid in the feed tube 3 matches. The fluid flows through a fluid outlet arranged in this plane 5 in the storage tank 2 of the stratified storage 1 ,

Gemäß 1 wird entsprechend der durch den Pfeil B gekennzeichneten Beladerichtung Beladefluid von oben in ein senkrecht in dem Speicherbehälter 2 des Schichtenspeichers vorgesehenes Zuführrohr 4 eingeleitet. Wird am oberen Ende in das Zuführrohr 4 kaltes Fluid eingebracht, so hat dieses eine geringere Temperatur und somit eine höhere Dichte als das Fluid im oberen Bereich des Speichers und strömt aufgrund dieses Dichteunterschiedes in dem Zuführrohr 4 bis in die Ebene des Schichtenspeichers, in der die Temperatur des Fluids im Schichtenspeicher mit der Temperatur des Fluids im Zuführrohr 4 übereinstimmt. Das Fluid strömt hier durch einen in dieser Ebene angeordneten Fluidauslass 5 in den Schichtenspeicher ein.According to 1 becomes according to the loading direction indicated by the arrow loading loading fluid from above into a vertically in the storage container 2 the stratified storage provided supply pipe 4 initiated. Is at the upper end in the feed tube 4 introduced cold fluid, so this has a lower temperature and thus a higher density than the fluid in the upper region of the memory and flows due to this difference in density in the feed tube 4 to the level of the stratified storage, in which the temperature of the fluid in the stratified storage with the temperature of the fluid in the feed tube 4 matches. The fluid flows through a fluid outlet arranged in this plane 5 into the stratified storage.

In der in 1 gezeigten Anordnung sind sowohl an dem Zuführrohr 3 als auch an dem Zuführrohr 4 mehrere Fluidauslässe 5 vorgesehen, welche sich in verschiedenen Ebenen in dem Speicherbehälter 2 des Schichtenspeichers befinden. Dabei können in jeder Auslassebene ein oder mehrere Fluidauslässe 5 vorgesehen sein.In the in 1 shown arrangement are both on the feed tube 3 as well as on the feed tube 4 several fluid outlets 5 provided, which are in different levels in the storage container 2 of the stratified storage. In this case, in each outlet level, one or more fluid outlets 5 be provided.

An den Fluidauslässen 5 sind jeweils Auslassstutzen 6 vorgesehen. In dem in 1 gezeigten Beispiel sind die Auslassstutzen 6 im Wesentlichen U-förmig ausgebildet, sie können jedoch auch beispielsweise V-förmig ausgebildet sein. Dabei befindet sich die durch die U- bzw. V-Form ausgebildete Senke in den Auslassstutzen 6 jeweils in Strömungsrichtung des in das jeweilige Zuführrohr 3 oder 4 eingebrachten Fluids. Die Senken der U- oder V-förmigen Auslassstutzen 6 bilden jeweils Fluidsammelbereiche 9, 10 aus, in welchen sich das aus den Zuführrohren 3, 4 ausströmende Fluid vor der eigentlichen Einleitung in den Speicherbehälter 2 sammeln kann. Durch die Sammlung des Fluids in den Fluidsammelbereichen 9, 10 wird der Strömungsquerschnitt in den jeweiligen Auslassstutzen 6 vollständig ausgefüllt. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass warmes Fluid bei einer Beladung von unten bzw. kaltes Fluid bei einer Beladung von oben in der Beladeeinrichtung 1 mitgerissen wird und es zu ungewollten starken Vermischungen innerhalb der Beladeeinrichtung 1 kommt.At the fluid outlets 5 are each outlet 6 intended. In the in 1 example shown are the outlet 6 formed substantially U-shaped, but they can also be V-shaped, for example. Here, the formed by the U- or V-shape sink is in the outlet 6 in each case in the flow direction of the respective feed tube 3 or 4 introduced fluid. The sinks of the U- or V-shaped outlet 6 each form fluid collection areas 9 . 10 in which this is from the supply pipes 3 . 4 outflowing fluid before the actual introduction into the storage container 2 can collect. By collecting the fluid in the fluid collection areas 9 . 10 the flow cross-section is in the respective outlet 6 completed. In this way it can be avoided that warm fluid at a loading from below or cold fluid at a loading from above in the loading device 1 entrained and unwanted strong mixing within the loading device 1 comes.

Die in 1 dargestellten U-förmigen Auslassstutzen 6 sind direkt mit den jeweiligen Fluidauslässen 5 an den Zuführrohren 3, 4 gekoppelt. Die Auslassstutzen 6 weisen in dem gezeigten Beispiel einen sich direkt an den Fluidauslass 5 anschließenden horizontalen Bereich 15 auf. An den horizontalen Bereich 15 schließt sich ein im Wesentlichen senkrechter kurzer U-Schenkel 13 an. Dann folgt ein langer U-Schenkel 14, wobei in dem zwischen dem kurzen Schenkel 13 und dem langen Schenkel 14 ausgebildeten Übergangsbereich der Fluidsammelbereich 9 ausgebildet wird. Der lange U-Schenkel 14 mündet in einen Stutzenauslass, welcher in dem in 1 gezeigten Beispiel durch ein horizontales Rohrstück 11 ausgebildet wird.In the 1 illustrated U-shaped outlet 6 are directly with the respective fluid outlets 5 on the supply pipes 3 . 4 coupled. The outlet nozzle 6 have in the example shown a directly to the fluid outlet 5 subsequent horizontal area 15 on. To the horizontal area 15 closes a substantially vertical short U-leg 13 at. Then follows a long U-thigh 14 in which between the short leg 13 and the long thigh 14 formed transition region of the fluid collection area 9 is trained. The long U-thigh 14 opens into a nozzle outlet, which in the in 1 shown example by a horizontal pipe section 11 is trained.

Der U-förmig ausgebildete Auslassstutzen 6 ist somit so mit dem jeweiligen Fluidauslass 5 gekoppelt, dass das Fluid nach dem seitlichen, horizontalen Rohrabgang an dem Fluidauslass 5, also vor dem umlenkenden U-Bogen, der den Fluidsammelbereich 9 ausbildet, in die gleiche Richtung wie die Hauptströmung im Zuführrohr 3, 4 fließt.The U-shaped outlet 6 is thus the same with the respective fluid outlet 5 coupled to the fluid after the lateral, horizontal pipe outlet at the fluid outlet 5 So, before the deflecting U-bend, the fluid collection area 9 in the same direction as the main flow in the feed tube 3 . 4 flows.

Die Fluidsammelbereiche 9 weisen durch die U- oder V-förmige Ausbildung der Auslassstutzen 6 selbst eine U- oder V-Form auf. Die Fluidsammelbereiche 9 sind jeweils so angeordnet, dass ihre Höhe zu der Höhe des zugehörigen Fluidauslasses 5 in Strömungsrichtung A, B des Fluids in dem jeweiligen Zuführrohr 3, 4 versetzt ist. Dagegen sind die Stutzenauslässe, aus welchen das Beladefluid in das Innere des Speicherbehälters 2 eintritt, so ausgebildet, dass ihre Höhe zu der Höhe der jeweiligen zugehörigen Fluidauslässe 5 entgegen der Strömungsrichtung A, B des Fluids in dem jeweiligen Zuführrohr 3, 4 versetzt ist.The fluid collection areas 9 have the U-shaped or V-shaped design of the outlet 6 even a U or V shape on. The Fluidsammelbe rich 9 are each arranged so that their height to the height of the associated fluid outlet 5 in the flow direction A, B of the fluid in the respective feed tube 3 . 4 is offset. By contrast, the nozzle outlets, from which the loading fluid into the interior of the storage container 2 enters, is formed so that its height to the height of the respective associated fluid outlets 5 against the flow direction A, B of the fluid in the respective feed tube 3 . 4 is offset.

In der in 1 dargestellten Ausführungsvariante der Beladeeinrichtung 1 sind diejenigen Schenkel 13 des U- oder V-förmigen Fluidsammelbereiches 9, die in Strömungsrichtung A, B des Fluids näher an dem jeweiligen Zuführrohr 3, 4 sind, das heißt die oben als kurze Schenkel 13 bezeichneten Rohrabschnitte, kürzer als diejenigen Schenkel 14, des Fluidsammelbereiches 9, die näher an dem jeweiligen Stutzenauslass 11 sind.In the in 1 illustrated embodiment of the loading device 1 are those thighs 13 the U- or V-shaped fluid collection area 9 in the flow direction A, B of the fluid closer to the respective feed tube 3 . 4 are, that is, the above as short legs 13 designated pipe sections, shorter than those legs 14 , the fluid collection area 9 closer to the respective nozzle outlet 11 are.

In der in 1 dargestellten Ausführungsform der Beladeeinrichtung 1 sind die Höhenunterschiede zwischen den Stutzenauslässen 11 an den Auslassstutzen 6 und den Fluidauslässen 5 in den jeweiligen Zuführrohren 3, 4 in den unterschiedlichen Auslassebenen verschieden. Dabei wird der jeweilige Höhenunterschied zwischen den Stutzenauslässen an den Auslassstutzen 6 und den Fluidauslässen 5 an den Zuführrohren 3, 4 in Strömungsrichtung A, B des Fluids in dem jeweiligen Zuführrohr 3, 4 schrittweise geringer. Grundsätzlich ist jedoch der Höhenunterschied zwischen dem Fluidauslass 5 bzw. dem Rohrabgang am vertikalen Zuführrohr 3, 4 und der eigentlichen Auslassöffnung für das Fluid in den Schichtenspeicher am Stutzenauslass 11 variabel, wobei der Höhenunterschied je nach Auslassebene durch Variation der U-Schenkellänge des zweiten bzw. langen Schenkels 14 verschieden groß ausgelegt und angepasst werden kann. Vorzugsweise ist der Höhenunterschied jedoch so zu gestalten, dass er im Anfangsbereich des vertikalen Zuführrohres 3, 4, wo das Fluid zugeführt wird, den größten Betrag annimmt. Entsprechend ist die Beladeeinrichtung 1 in 1 so ausgestaltet, dass diejenigen Schenkel 14 der Fluidsammelbereiche 9 der Auslassstutzen 6 an den Fluidauslässen 5 der Zuführrohre 3, 4, die näher an den Stutzenauslässen sind, in Strömungsrichtung A, B des Fluids in dem Zuführrohr 3, 4 kürzer werden.In the in 1 illustrated embodiment of the loading device 1 are the height differences between the nozzle outlets 11 at the outlet 6 and the fluid outlets 5 in the respective feed tubes 3 . 4 different in the different outlet levels. The respective height difference between the nozzle outlets on the outlet nozzle 6 and the fluid outlets 5 on the supply pipes 3 . 4 in the flow direction A, B of the fluid in the respective feed tube 3 . 4 gradually lower. Basically, however, is the height difference between the fluid outlet 5 or the pipe outlet on the vertical feed pipe 3 . 4 and the actual outlet opening for the fluid in the stratified storage at the nozzle outlet 11 variable, the height difference depending on the outlet level by varying the U-leg length of the second or long leg 14 can be designed and adapted to different sizes. Preferably, however, the height difference is to be designed so that it in the initial region of the vertical feed tube 3 . 4 where the fluid is supplied, takes the largest amount. Accordingly, the loading device 1 in 1 designed so that those thighs 14 the fluid collection areas 9 the outlet nozzle 6 at the fluid outlets 5 the supply pipes 3 . 4 , which are closer to the nozzle outlets, in the flow direction A, B of the fluid in the feed tube 3 . 4 get shorter.

Ferner ist die Beladeeinrichtung 1 aus 1 so ausgebildet, dass der Abstand zwischen den mehreren Fluidauslässen 5 in Strömungsrichtung A, B des Fluids in dem jeweiligen Zuführrohr 3, 4 schrittweise geringer wird.Furthermore, the loading device 1 out 1 designed so that the distance between the multiple fluid outlets 5 in the flow direction A, B of the fluid in the respective feed tube 3 . 4 gradually decreases.

Durch die angepasste Schenkellänge der Schenkel 3, 4 der Auslassstutzen 6 kann beim Einschichten von Fluid in den Speicherbehälter 2 die Ansaugung aus dem Speicher stark verringert werden. Dadurch werden Vermischungen und damit interne Speicherverluste wirksam verhindert. Entsprechend kommt ein Schichtenbelader mit der Beladeeinrichtung ohne mechanisch bewegliche Teile, wie Klappenventile oder dergleichen, zur Reduzierung von Ansaugeffekten aus und ist somit langzeitbeständig. Darüber hinaus ist die Beladeeinrichtung einfach aufgebaut sowie leicht und kostengünstig herstellbar.Due to the adjusted leg length of the legs 3 . 4 the outlet nozzle 6 can be when layering fluid in the storage tank 2 the intake from the storage can be greatly reduced. As a result, mixtures and thus internal memory losses are effectively prevented. Accordingly, a layer loader with the loading device without mechanically moving parts, such as flap valves or the like, comes from the reduction of suction effects and is therefore long-term stable. In addition, the loading device is simple and easy and inexpensive to produce.

2 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform eines mit einem Zuführrohr 4 gekoppelten Auslassstutzens 6, wie er in der Ausführungsform von 1 verwendet wird, in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht. An dem Zuführrohr 4 ist in einer bestimmten Höhe ein Fluidauslass 5 vorgesehen, an welchen der Auslassstutzen 6 gekoppelt ist. Ausgehend von dem Fluidauslass 5 verläuft ein horizontaler Rohrabgang 15, welcher mit einer 90°-Krümmung in Hauptströmungsrichtung im Haupt- bzw. Zuführrohr 4 in einen ersten, kurzen Schenkel 13 eines U-förmigen Rohrstücks übergeht. Der kurze Schenkel 13 ist im Wesentlichen parallel zu dem Zuführrohr 4 ausgerichtet und geht über einen Übergangsbereich, der eine Senke ausbildet, in einen ebenfalls parallel zum Zuführrohr 4 ausgerichteten zweiten, langen Schenkel 14 über. Der zweite bzw. lange Schenkel 14 ist länger als der erste bzw. kurze Schenkel 13. 2 shows schematically a possible embodiment of a with a feed tube 4 coupled outlet 6 as in the embodiment of 1 is used in an enlarged perspective view. At the feed tube 4 is a fluid outlet at a certain height 5 provided to which the outlet 6 is coupled. Starting from the fluid outlet 5 runs a horizontal pipe outlet 15 , which with a 90 ° curvature in the main flow direction in the main or feed tube 4 into a first, short thigh 13 a U-shaped pipe section passes. The short thigh 13 is substantially parallel to the feed tube 4 aligned and passes through a transition region, which forms a sink, in a parallel to the feed tube 4 aligned second, long leg 14 above. The second or long leg 14 is longer than the first or short leg 13 ,

Nach dem U-förmigen Röhrstück erfolgt im Anschluss an den langen Schenkel 14 eine Strömungsumlenkung in die horizontale Richtung durch ein horizontal ausgerichtetes Rohrstück 11.After the U-shaped piece of pipe takes place after the long leg 14 a flow deflection in the horizontal direction through a horizontally aligned pipe section 11 ,

In 2 ist nochmals deutlich zu sehen, dass zwischen dem Fluidauslass am Zuführrohr 4 und der Auslassöffnung 11 am Stutzenauslass ein Höhenunterschied besteht, wobei die Höhendifferenz zwischen dem Fluidauslass am Zuführrohr 4 und der Auslassöffnung 11 auf jeder Auslassebene der Beladeeinrichtung verschieden ausgelegt werden kann.In 2 is again clearly seen that between the fluid outlet on the feed tube 4 and the outlet opening 11 there is a height difference at the nozzle outlet, wherein the height difference between the fluid outlet at the feed tube 4 and the outlet opening 11 can be designed differently on each outlet level of the loading device.

3 zeigt schematisch eine weitere mögliche Variante eines Auslassstutzens 7, wie er beispielsweise anstelle des Auslassstutzens 6 in der Ausführungsform der Beladeeinrichtung 1 aus 1 verwendet werden kann. Der Auslassstutzen 7 unterscheidet sich von dem Auslassstutzen 6 aus 2 im Wesentlichen darin, dass hier die Strömungsumlenkung ausgehend von dem langen Schenkel 14 in die horizontale Richtung über eine Prallplatte bzw. eine Beladetasse 12 erfolgt. Die Beladetasse 12 weist zwei waagerecht in dem Speicherbehälter 2 vorgesehene tellerförmige Platten auf, zwischen welchen das Fluid verlangsamt und im Wesentlichen waagerecht in den Speicherbehälter 2 des Schichtenspeichers ausströmen kann. Hierdurch verringert sich der Eintrag von Turbulenz in den Speicher. 3 schematically shows another possible variant of an outlet 7 as he used for example instead of the outlet 6 in the embodiment of the loading device 1 out 1 can be used. The outlet nozzle 7 is different from the outlet 6 out 2 essentially in that here the flow deflection starting from the long leg 14 in the horizontal direction via a baffle plate or a loading cup 12 he follows. The loading cup 12 has two horizontally in the storage tank 2 provided plate-shaped plates, between which the fluid slows down and substantially horizontally into the storage container 2 of the stratified storage can flow out. This reduces the entry of turbulence into the memory.

In der Beladeeinrichtung 1 ist das Vorsehen eines horizontalen Rohrelementes, wie dem horizontalen Rohrstück 11 in 1 und 2 oder der Beladetasse bzw. der Prallplatte 12 in 3 für die Funktion der Beladeeinrichtung 1 jedoch nicht zwingend erforderlich ist.In the loading facility 1 is the provision of a horizontal tubular element, such as the horizon talen pipe section 11 in 1 and 2 or the loading cup or the baffle plate 12 in 3 for the function of the loading device 1 but not mandatory.

4 zeigt schematisch eine weitere mögliche Geometrievariante eines Auslassstutzens 8, wie er beispielsweise anstelle des Auslassstutzens 6 in der Variante der Beladeeinrichtung 1 aus 1 verwendet werden kann. Der Auslassstutzen 8 besitzt eine etwa V-förmige Ausbildung, wobei das Beispiel in 4 anhand einer Beladung von oben entsprechend dem mit dem Buchstaben B gekennzeichneten Pfeil dargestellt ist. 4 schematically shows another possible geometry variant of an outlet 8th as he used for example instead of the outlet 6 in the variant of the loading device 1 out 1 can be used. The outlet nozzle 8th has an approximately V-shaped design, the example in 4 is represented by a load from above corresponding to the arrow marked with the letter B.

An einem Zuführrohr 4 sind in verschiedenen Höhen Fluidauslässe 5 vorgesehen, an welchen direkt die Auslassstutzen 8 angekoppelt sind. Die Auslassstutzen 8 weisen einen hier schräg nach unten gehenden Rohrabschnitt 13 und einen senkrecht nach oben, entgegen der Strömungsrichtung B in dem Zuführrohr 4 verlaufenden Rohrabschnitt 14 auf. Damit ist zwischen dem schräg nach unten verlaufenden kurzen Rohrabschnitt 13 und dem senkrecht nach oben verlaufenden langen Rohrabschnitt 14 eine Senke ausgebildet, welche einen Fluidsammelbereich 10 für das aus dem Zuführrohr 4 in den Auslassstutzen 8 einströmende Fluid ausbildet. Der Fluidsammelbereich 10 ist in der Ausführungsvariante aus 4 etwa V-förmig ausgebildet. In dem Fluidsammelbereich 10 wird das aus dem Zuführrohr 4 ausströmende Fluid derart angesammelt, dass sich der gesamte Strömungsquerschnitt des Auslassstutzens 8 mit Fluid füllt und dadurch das Beladefluid ohne große Vermischungen in den Speicherbehälter 2 eines thermischen Speichers eingeleitet werden kann.At a feed pipe 4 are fluid outlets at different heights 5 provided, on which directly the outlet 8th are coupled. The outlet nozzle 8th have a here obliquely downgoing pipe section 13 and a vertical upward, opposite to the flow direction B in the feed tube 4 extending pipe section 14 on. This is between the obliquely downwardly extending short pipe section 13 and the vertically upwardly extending long pipe section 14 formed a drain, which a fluid collection area 10 for that from the feed tube 4 in the outlet 8th inflowing fluid forms. The fluid collection area 10 is in the embodiment of 4 formed approximately V-shaped. In the fluid collection area 10 this gets out of the feed tube 4 outflowing fluid accumulated in such a way that the entire flow cross section of the outlet 8th filled with fluid and thereby the Beladefluid without much mixing in the storage tank 2 a thermal storage can be initiated.

Claims

Layer loader ( 1 ) for a thermal storage with a storage tank ( 2 ) and a fluid supply, the at least one in the storage container ( 2 ) vertically provided feed tube ( 3 . 4 ) having a plurality of fluid outlets ( 5 ), which are arranged in different outlet levels, wherein at each fluid outlet ( 5 ) an outlet ( 6 . 7 . 8th ) with a nozzle outlet ( 11 ) is provided, and a height of the nozzle outlet ( 11 ) to the height of the fluid outlet ( 5 ) against the flow direction (A, B) of the fluid in the feed tube (FIG. 3 . 4 ), characterized in that - the outlet nozzle ( 6 . 7 . 8th ) a fluid collection area ( 9 . 10 ) whose height to the height of the fluid outlet ( 5 ) in the flow direction (A, B) of the fluid in the feed tube ( 3 . 4 ), and - the height difference between the nozzle outlets ( 11 ) at the outlet ( 6 . 7 . 8th ) and the fluid outlets ( 5 ) on the feed tube ( 3 . 4 ) is different in different outlet levels and in the flow direction (A, B) of the fluid in the feed tube ( 3 . 4 ) becomes smaller.

Layer loading device according to claim 1, characterized in that the fluid collecting area ( 9 . 10 ) is formed approximately U-shaped or V-shaped.

Layer loading device according to claim 2, characterized in that the one leg ( 13 ) of the U- or V-shaped fluid collection area ( 9 . 10 ), which in the flow direction (A, B) of the fluid closer to the feed tube ( 3 . 4 ) is shorter than the leg ( 14 ) of the fluid collection area ( 9 . 10 ), which is closer to the nozzle outlet ( 11 ).

Layer loading device according to claim 3, characterized in that those legs ( 14 ) of the fluid collection areas ( 9 . 10 ) the outlet nozzle ( 6 . 7 . 8th ) at the fluid outlets ( 5 ) of the feed tube ( 3 . 4 ) closer to the nozzle outlets ( 11 ) are, in the flow direction (A, B) of the fluid in the feed tube ( 3 . 4 ) become shorter.

Layer loading device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that in each outlet plane one or more fluid outlets ( 5 ) are provided.

Layer loading device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the nozzle outlet ( 11 ) has a horizontal pipe section.

Layer loading device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the nozzle outlet a Beladetasse ( 12 ) and / or has a baffle plate.