DE102011107883A1 - Method for manufacturing cylindrical or conical pressure-accumulator device used as tower for wind power plant, involves filling binder in intermediate spaces between inner wall and outer wall of pressure-accumulator device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Druck-Speichereinrichtung für komprimierbare Gase.The invention relates to a pressure storage device for compressible gases.
Zur Energiespeicherung ist es möglich, Gase oder Gasgemische wie Luft zu komprimieren und diese in Druck-Speichereinrichtungen zu bevorraten. Um aus dem gespeicherten Druckgas elektrische Energie zu erzeugen, wäre es sodann möglich, mit Hilfe einer entsprechenden Turbineneinrichtung einen Generator zu betreiben. Durch Vorsehen geeigneter Druck-Speichereinrichtungen könnte somit ein Zwischenspeichern von Energie erfolgen, um Energieschwankungen auszugleichen. Das Speichern von großen Gasmengen ist mit Hilfe bekannter Druckflaschen jedoch wirtschaftlich nicht möglich. Bekannte Druckflaschen weisen eine verhältnismäßig geringe Füllmenge auf und sind ferner schwer. Die Nutzung einer Vielzahl derartiger Druckflaschen zur Speicherung großer Gasmengen ist wirtschaftlich nicht zweckmäßig.For energy storage, it is possible to compress gases or gas mixtures such as air and store them in pressure storage devices. In order to generate electrical energy from the stored compressed gas, it would then be possible to operate a generator with the aid of a corresponding turbine device. By providing suitable pressure storage devices, it would thus be possible to buffer energy in order to compensate for energy fluctuations. The storage of large amounts of gas is not economically possible with the help of known pressure bottles. Known pressure bottles have a relatively small capacity and are also heavy. The use of a variety of such pressure bottles for storing large amounts of gas is not economically appropriate.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Druckspeicher für komprimierte Gase zu schaffen, mit dem auch große Mengen an komprimiertem Gas gespeichert werden können.The object of the invention is therefore to provide a pressure accumulator for compressed gases, with which also large amounts of compressed gas can be stored.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Druckspeichereinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 8.The object is achieved according to the invention by a pressure storage device according to claim 1 or 8.
Die erfindungsgemäße Druck-Speichereinrichtung für komprimierte Gase weist einen doppelwandigen Druckbehälter auf. Der doppelwandige Druckbehälter weist eine Innenwand aus gasdichtem Material auf. Zwischen der Innenwand und einer Außenwand ist zur Aussteifung eine Bindemittelschicht vorgesehen. Bei einem derartigem erfindungsgemäßen Aufbau eines doppelwandigen Druckbehälters ist es möglich, die Innenwand sowie die Außenwand aus einer verhältnismäßig dünnen Schicht, beispielsweise einem Metallblech, herzustellen. Diese dünnen Wände würden einem entsprechend hohen Innendruck nicht standhalten. Der Druckbehälter wird daher erfindungsgemäß durch eine Bindemittelschicht ausgesteift. Hierbei kann als Bindemittel ein preisgünstiges Material wie Zement oder Beton verwendet werden. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des doppelwandigen Behälters aus insbesondere hochwertigem gasdichtem Material an der Innenwand, einer stabilen Außenwand, die jedoch nicht unbedingt aus gasdichtem Material hergestellt sein muss, und einer Bindemittelschicht aus günstigem Material ist es möglich, sehr große Druckbehälter bei geringen Herstellungskosten zu schaffen. Insbesondere kann die Bindemittelschicht Stahlbeton aufweisen. Des Weiteren kann die Bindemittelschicht auch als Isolierschicht ausgebildet sein. Dies kann durch das Vorsehen von Isolationsmaterial, wie beispielsweise auch Glas, in der Bindemittelschicht realisiert werden.The pressure storage device for compressed gases according to the invention has a double-walled pressure vessel. The double-walled pressure vessel has an inner wall of gas-tight material. Between the inner wall and an outer wall, a binder layer is provided for stiffening. In such a construction according to the invention of a double-walled pressure vessel, it is possible to produce the inner wall and the outer wall from a relatively thin layer, for example a metal sheet. These thin walls would not withstand a correspondingly high internal pressure. The pressure vessel is therefore stiffened according to the invention by a binder layer. This can be used as a binder, a low-cost material such as cement or concrete. Due to the inventive construction of the double-walled container made of especially high-quality gas-tight material on the inner wall, a stable outer wall, which may not necessarily be made of gas-tight material, and a binder layer of inexpensive material, it is possible to create very large pressure vessel at low production costs. In particular, the binder layer may comprise reinforced concrete. Furthermore, the binder layer may also be formed as an insulating layer. This can be realized by the provision of insulating material, such as glass, in the binder layer.
Besonders bevorzugt ist es, die Innenwand mit der Außenwand über Versteifungselemente, wie Versteifungsstreben, miteinander zu verbinden. Dies ist insbesondere auf einfache Weise möglich, wenn sowohl die Innenwand als auch die Außenwand aus einem schweißbaren Metall hergestellt sind. Die Versteifungselemente können beispielsweise auch als Wabenstruktur ausgebildet sein. Durch die Versteifungselemente ist ein formstabiler gerüstartiger Aufbau aus Innenwand, Außenwand und Versteifungsstreben gebildet. Dieser kann sodann in einem weiteren Verfahrensschritt mit einem Bindemittel, wie Beton, verfüllt werden. Hierdurch ist bei sehr geringen Herstellungskosten ein äußerst druckstabiler Behälter realisierbar. Es können hierdurch zylindrische bzw. rohrförmige Druckbehälter großer Länge hergestellt werden. Insbesondere sind Druckbehälter herstellbar, die entsprechend einer Überseepipeline aufgebaut sind. Insbesondere kann diese Pipeline auch in einem Kreis mit mehreren Spiralen verlegt werden. Derartige Druckbehälter können sich über mehrere hundert Meter oder gar mehrere Kilometer erstrecken und beispielsweise in Schächten am Meeresgrund oder dergleichen angeordnet sein. Derartige rohrförmige Druckbehälter können in einer Art Endlosverfahren hergestellt werden, so dass große Längen realisierbar sind. Beispielsweise weist ein derartiger Druckbehälter eine Innenwand und eine Außenwand aus einem Metall, wie Stahl, auf. Die Dicke der Stahlwand kann hierbei im Bereich von einigen Millimetern liegen, wobei die Innenwand dünner als die Außenwand ausgestaltet sein kann. Die zwischen den beiden Wänden angeordnete Bindemittelschicht weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 40–100 mm auf. Bereits hierdurch sind Druckbehälter realisierbar, in denen Gasdruck Von ca. 200 bar gespeichert werden kann. Bei einer etwas massiveren Ausgestaltung können auch Druckbehälter realisiert werden, in denen Gas mit einem Druck von ca. bis zu 400 bar gespeichert werden kann.It is particularly preferred to connect the inner wall with the outer wall via stiffening elements, such as stiffening struts with each other. This is particularly possible in a simple manner, when both the inner wall and the outer wall are made of a weldable metal. The stiffening elements may for example also be formed as a honeycomb structure. By stiffening a dimensionally stable framework-like structure of inner wall, outer wall and stiffening struts is formed. This can then be filled in a further process step with a binder, such as concrete. As a result, an extremely pressure-resistant container can be realized at very low production costs. It can be made by this cylindrical or tubular pressure vessel of great length. In particular, pressure vessels can be produced, which are constructed according to an overseas pipeline. In particular, this pipeline can also be laid in a circle with several spirals. Such pressure vessels may extend over several hundred meters or even several kilometers and be arranged for example in shafts on the seabed or the like. Such tubular pressure vessels can be manufactured in a kind of endless process, so that large lengths can be realized. For example, such a pressure vessel has an inner wall and an outer wall made of a metal such as steel. The thickness of the steel wall may be in the range of a few millimeters, wherein the inner wall may be made thinner than the outer wall. The binder layer disposed between the two walls preferably has a thickness in the range of 40-100 mm. Already hereby pressure vessels can be realized, in which gas pressure of about 200 bar can be stored. In a somewhat more massive design and pressure vessel can be realized in which gas can be stored at a pressure of about up to 400 bar.
Da die Druckbeständigkeit des Druckbehälters im Wesentlichen durch eine aus kostengünstigem Material herstellbare Bindemittelschicht realisiert wird, können doppelwandige Druckbehälter mit großen Volumina realisiert werden. Insbesondere ist es möglich, Druckbehälter zu bauen, die ein Volumen von mehr als 25 l, insbesondere mehr als 1.000 l und besonders bevorzugt mehr als 100.000 l aufweisen.Since the pressure resistance of the pressure vessel is essentially realized by a binder layer which can be produced from cost-effective material, double-walled pressure vessels with large volumes can be realized. In particular, it is possible to build pressure vessels having a volume of more than 25 l, in particular more than 1,000 l and particularly preferably more than 100,000 l.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau als doppelwandigen Druckbehälter ist es möglich innerhalb des Behälters ein Gas, wie beispielsweise Luft, mit einem Druck von mehr als 200 bar, insbesondere mehr als 400 bar zu speichern.Due to the construction according to the invention as a double-walled pressure vessel, it is possible to store within the vessel a gas, such as air, with a pressure of more than 200 bar, in particular more than 400 bar.
Die Innenwand aus gasdichtem Material kann eine Kunststoffschicht aufweisen und auch als Kunststoffbehälter ausgebildet sein. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Behälter. The inner wall of gas-tight material may have a plastic layer and be formed as a plastic container. In particular, this is a substantially circular cylindrical container.
Selbstverständlich kann die Innenwand auch aus Verbundmaterial hergestellt sein. Wesentlich ist, dass es sich um ein gasdichtes Material bzw. ein Material mit einer gasdichten Schicht oder Beschichtung handelt. Die Außenwand dient zur Ausbildung eines Hohlraums zwischen Innenwand und Außenwand, um die Bindemittelschicht aus einem aushärtenden und/oder abbindenden Material aufzunehmen. Die Außenwand muss insofern nicht aus einem gasdichten Material bestehen. Insbesondere aus Stabilitätsgründen ist es bevorzugt, dass die Innenwand und/oder die Außenwand aus einem Blech, insbesondere einem Metallblech, hergestellt sind. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die Innenwand mit der Außenwand über Stege, wie Stahlbeton, miteinander zu verbinden, um eine weitere Erhöhung der Steifigkeit zu realisieren. Insbesondere kann hierdurch eine als Stahlbeton ausgebildete Bindemittelschicht realisiert werden. Ferner können in dem Bereich zwischen der Innen- und der Außenwand ggf. mit diesen verbundene Armierungen vorgesehen sein. Zwischen der Innenwand und der Außenwand können auch weitere Zwischenwände vorgesehen sein, so dass ein mehrwandiger Behälter realisiert ist.Of course, the inner wall can also be made of composite material. It is essential that it is a gas-tight material or a material with a gas-tight layer or coating. The outer wall serves to form a cavity between inner wall and outer wall, to receive the binder layer of a hardening and / or setting material. The outer wall does not have to be made of a gas-tight material. In particular, for reasons of stability, it is preferred that the inner wall and / or the outer wall are made of a metal sheet, in particular a metal sheet. This makes it possible, for example, to connect the inner wall with the outer wall via webs, such as reinforced concrete, to realize a further increase in rigidity. In particular, this can be realized as a reinforced concrete binder layer. Furthermore, in the region between the inner and the outer wall, if appropriate, reinforcements connected thereto may be provided. Between the inner wall and the outer wall and other intermediate walls may be provided, so that a multi-walled container is realized.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Innenwand aus einzelnen rohrförmigen Elementen zusammengesetzt. Diese sind an den insbesondere ringförmigen Verbindungsstellen beispielsweise durch Verschweißen (Stahlbeton), Verkleben oder Verschrauben miteinander verbunden. Ebenso ist es möglich, eine beispielsweise durch derartige Einzelteile zusammengesetzte Innenwand mit einer gasdichten Folie oder Auskleidung zu verkleiden. Besonders bevorzugt ist es, derartige rohrförmige Elemente mit einem umlaufenden Gewinde zu versehen, so dass durch Zusammenschrauben von zwei oder mehr rohrförmigen Elementen ein sehr großer Druckbehälter realisiert werden kann.In a preferred embodiment of the invention, the inner wall is composed of individual tubular elements. These are connected to each other in particular annular joints, for example by welding (reinforced concrete), gluing or screwing. It is also possible to disguise a composite, for example, by such items inner wall with a gas-tight film or liner. It is particularly preferred to provide such tubular elements with a circumferential thread, so that by screwing together two or more tubular elements, a very large pressure vessel can be realized.
Ferner besteht beim Speichern großer komprimierter Gasmengen die Forderung, dass diese bei möglichst hohem Druck von vorzugsweise mehr als 200 bar, Insbesondere mehr als 400 bar gespeichert werden. Dies ist erforderlich, um eine möglichst große Energiemenge pro Volumeneinheit zu speichern.Furthermore, when storing large quantities of compressed gas, there is a requirement that these be stored at the highest possible pressure of preferably more than 200 bar, in particular more than 400 bar. This is necessary to store the largest possible amount of energy per unit volume.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Druckbehälter miteinander kombiniert. Hierbei ist ein Haupt-Druckbehälter vorgesehen. Innerhalb des Haupt-Druckbehälter ist mindestens ein Neben-Druckbehälter angeordnet, wobei sowohl der Haupt-Druckbehälter als auch der mindestens eine Neben-Druckbehälter wie vorstehend beschrieben aufgebaut sind. Eine derartige Anordnung mehrerer ineinander angeordneter Druckbehälter hat den Vorteil, dass ein innenliegender Neben-Druckbehälter mit einem vergleichsweise hohen Druck von beispielsweise 400 bar und ein den Neben-Druckbehälter umgebender Haupt-Druckbehälter mit einem geringeren Druck von beispielsweise 200 bar befüllt sein kann. Dies hat den Vorteil, dass die Behälterwand des Neben-Druckbehälters schwächer bzw. dünner und somit kostengünstiger ausgelegt werden kann, da für die Auslegung der Behälterwand der Druckunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite der Behälterwand relevant ist. In vorstehendem Beispiel ist der Druckunterschied nur 200 bar, so dass die Behälterwand des Neben-Druckbehälter erheblich dünner und kostengünstiger ausgelegt werden kann als die Behälterwand eines Behälters, in dem ein hoher Druck von 400 bar gespeichert wird und der Behälter von Atmosphärendruck umgeben ist.In a particularly preferred embodiment of the invention, a plurality of pressure vessels are combined. Here, a main pressure vessel is provided. Within the main pressure vessel at least one secondary pressure vessel is arranged, wherein both the main pressure vessel and the at least one secondary pressure vessel are constructed as described above. Such an arrangement of a plurality of pressure vessels arranged one inside another has the advantage that an internal secondary pressure vessel with a comparatively high pressure of, for example, 400 bar and a secondary pressure vessel surrounding main pressure vessel can be filled with a lower pressure of for example 200 bar. This has the advantage that the container wall of the secondary pressure vessel can be designed to be weaker or thinner and thus more cost-effective, since the pressure difference between the inside and the outside of the container wall is relevant for the design of the container wall. In the above example, the pressure difference is only 200 bar, so that the container wall of the secondary pressure vessel can be made significantly thinner and cheaper than the container wall of a container in which a high pressure of 400 bar is stored and the container is surrounded by atmospheric pressure.
Das Befüllen und Entleeren derartiger ineinander angeordneter Druckbehälter ist hierbei vorzugsweise derart gesteuert, dass die Druckunterschiede zwischen einer Behälterinnenwand und einer Behälteraußenwand den für die entsprechende Konstruktion zulässigen Druckunterschied nicht überschreiten.The filling and emptying of such nested pressure vessel is in this case preferably controlled such that the pressure differences between a container inner wall and a container outer wall do not exceed the allowable for the corresponding construction pressure difference.
Beispielsweise ist es möglich, mehrere Druckbehälter konzentrisch ineinander anzuordnen. Auch können in einem äußeren Haupt-Druckbehälter unabhängig voneinander mehrere einzelne Druckbehälter angeordnet sein oder beispielsweise einen inneren Druckbehälter umgeben.For example, it is possible to arrange a plurality of pressure vessels concentric with each other. Also, a plurality of individual pressure vessels may be arranged independently in an outer main pressure vessel or surrounded, for example, an inner pressure vessel.
Um einen Druckbehälter einer Druck-Speichereinrichtung mit Gas zu befüllen, weist eine weitere, eine unabhängige Erfindung darstellende Druck-Speichereinrichtung mindestens einen Druckbehälter zum Speichern des komprimierten Gases sowie eine Druckerzeugungseinrichtung auf. Die Druckerzeugungseinrichtung weist einen in einem Zylinder angeordneten Druckkolben auf. Der Druckkolben, der als Freikolben ausgebildet sein kann, unterteilt den Innenraum des Zylinders in einen Hydraulikraum und einen Druckraum. Der Druckraum ist beispielsweise über eine oder mehrere Leitungen mit dem mindestens einen Druckbehälter verbunden. Das Bewegen des Druckkolbens erfolgt durch Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu dem Hydraulikraum. Es ist somit möglich, durch insbesondere kontinuierliches Zuführen von Hydraulikflüssigkeit zu dem Hydraulikraum das Gas zu komprimieren. Das Fördern des Hydraulikfluids kann hierbei durch eine Pumpe erfolgen. Der Antrieb der Pumpe kann mechanisch, beispielsweise durch Wasserkraft oder Windkraft oder auch elektrisch, beispielsweise durch Sonnenenergie, erfolgen. Die in dem mindestens einem Druckbehälter durch Kompression des Gases gespeicherte Energie kann bei Bedarf in elektrische Energie umgewandelt werde. Dies kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass das Druckgas zum Antreiben einer mit einem Generator verbundenen Turbine oder dergleichen genutzt wird. Durch eine derartige Speichereinrichtung mit mindestens einem Druckbehälter und einer Druckerzeugungseinrichtung ist es somit möglich, Energie in Form von. komprimiertem Gas zu speichern und sodann beispielsweise zum Ausgleich von Schwankungen im Stromnetz oder zum Abfangen von temporärem hohem Energiebedarf zur Stromerzeugung zu nutzen. Des Weiteren ist es möglich, eine Stromerzeugung dadurch zu realisieren, dass die Druckerzeugungseinrichtung in umgekehrter Funktionsweise genutzt wird.In order to fill a pressure vessel of a pressure storage device with gas, another, an independent invention performing pressure storage device comprises at least one pressure vessel for storing the compressed gas and a pressure generating means. The pressure generating device has a pressure piston arranged in a cylinder. The pressure piston, which may be formed as a free piston, divides the interior of the cylinder into a hydraulic chamber and a pressure chamber. The pressure chamber is connected for example via one or more lines to the at least one pressure vessel. The movement of the pressure piston takes place by supplying hydraulic fluid to the hydraulic chamber. It is thus possible to compress the gas by, in particular, continuously supplying hydraulic fluid to the hydraulic space. The conveying of the hydraulic fluid can be effected by a pump. The drive of the pump can be done mechanically, for example by water power or wind power or electrically, for example by solar energy. The in the at least one pressure vessel by compression of the gas stored energy can be converted into electrical energy if required. This can be done in a simple manner by using the compressed gas to drive a turbine or the like connected to a generator. By such a storage device with at least one pressure vessel and a pressure generating device, it is thus possible, energy in the form of. To store compressed gas and then, for example, to compensate for fluctuations in the power grid or to catch temporary high energy demand for power generation. Furthermore, it is possible to realize power generation by using the pressure generating device in reverse operation.
Der Zylinder der Druckerzeugungseinrichtung ist in besonders bevorzugter Ausführungsform entsprechend dem doppel- bzw. mehrwandigen Druckbehälter aufgebaut. Zur Herstellung großvolumiger langer Zylinder ist es hierbei bevorzugt, einzelne zylindrische Rohre miteinander zu verbinden. Dies ist insbesondere durch umlaufende Gewinde an den Verbindungsstellen realisierbar. Das Verbinden über umlaufende Gewinde hat hierbei den erfindungsgemäßen wesentlichen Vorteil, dass ein Zylinder mit großer Länge realisiert werden kann, wobei auch an den Verbindungsstellen ein konstanter Durchmesser realisiert ist. Verformungen durch die Verbindung der Zylinder sind hierdurch ausgeschlossen. Dies ist erforderlich, um ein zuverlässiges Abdichten zwischen dem Druckkolben und der Innenwand des Zylinders zu realisieren.The cylinder of the pressure generating device is constructed in a particularly preferred embodiment according to the double or multi-walled pressure vessel. For the production of large-volume long cylinder, it is preferred here to connect individual cylindrical tubes with each other. This can be realized in particular by circumferential threads at the connection points. The connection via circumferential thread in this case has the significant advantage according to the invention that a cylinder with a large length can be realized, wherein a constant diameter is also realized at the connection points. Deformations due to the connection of the cylinders are thereby excluded. This is necessary to realize a reliable sealing between the pressure piston and the inner wall of the cylinder.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druck-Speichereinrichtung sind mehrere Druckbehälter vorgesehen, die mit einer einzigen Druckerzeugungseinrichtung befüllt werden. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Verbindung zwischen der Druckerzeugungseinrichtung und den einzelnen Druckbehältern über eine verzweigte Leitung erfolgt, wobei in der Leitung vorzugsweise Ventileinrichtung angeordnet sind. Durch ein entsprechendes Ansteuern der Ventileinrichtungen ist es möglich, die einzelnen Druckbehälter nacheinander zu befüllen. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass einzelne Druckbehälter zunächst auf einen gewünschten Druck befüllt werden, bevor ein nächster Druckbehälter befüllt wird. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass ein vollständig befüllter Druckbehälter bei Bedarf zum Antrieb einer Turbine oder dergleichen zur Stromerzeugung genutzt werden kann.In a preferred embodiment of the pressure-storage device according to the invention a plurality of pressure vessels are provided, which are filled with a single pressure generating device. In this case, it is preferable for the connection between the pressure-generating device and the individual pressure vessels to take place via a branched line, valve device preferably being arranged in the line. By a corresponding activation of the valve devices, it is possible to fill the individual pressure vessels one after the other. This has the particular advantage that individual pressure vessels are first filled to a desired pressure before a next pressure vessel is filled. This has the particular advantage that a completely filled pressure vessel can be used as needed to drive a turbine or the like for power generation.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind die mehreren Druckbehälter derart angeordnet, dass sie die Druckerzeugungseinrichtung umgeben. Hierdurch können kurze Leitungen zwischen der Druckerzeugungseinrichtung und den einzelnen Druckbehältern realisiert werden. Ebenso ist es möglich, dass die Druckerzeugungseinrichtung innerhalb eines Druckbehälters angeordnet ist, so dass der Druckbehälter die Druckerzeugungseinrichtung umgibt.In a preferred embodiment, the plurality of pressure vessels are arranged such that they surround the pressure generating device. As a result, short lines between the pressure generating device and the individual pressure vessels can be realized. It is also possible that the pressure-generating device is arranged within a pressure vessel, so that the pressure vessel surrounds the pressure-generating device.
Die Druckbehälter sind vorzugsweise zylindrisch oder konisch ausgebildet. Auch ist es möglich, innerhalb eines beispielsweise konisch ausgebildeten Gehäuses mehrere Druckbehälter und ggf. auch die Druckerzeugungseinrichtung anzuordnen.The pressure vessels are preferably cylindrical or conical. It is also possible to arrange a plurality of pressure vessels and possibly also the pressure generating device within an example conical housing.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Druckraum der Druckerzeugungseinrichtung mit einer Gaszuführleitung verbunden, in der ein Ventil angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, den Druckbehälter durch eine Vielzahl von Hüben des Druckkolbens zu befüllen und den Gasdruck kontinuierlich zu erhöhen. Das Ventil, bei dem es sich vorzugsweise um ein Rückschlagventil handelt, ist derart ausgebildet, dass bei einem Dekompressionshub des Druckkolbens Gas, bei dem es sich vorzugsweise um Stickstoff handelt, in den Druckraum strömt. Bei einem anschließenden Kompressionshub des Druckkolbens ist das Ventil geschlossen, so dass das Gas aus dem Druckraum in den Druckbehälter oder auch einen Zwischenspeicher strömt. Vorzugsweise ist die Gaszuführleitung mit einem Gasreservoir, in dem insbesondere der zu fördernde Stickstoff angeordnet ist, verbunden.In a particularly preferred embodiment of the invention, the pressure chamber of the pressure generating device is connected to a gas supply line in which a valve is arranged. This makes it possible to fill the pressure vessel by a plurality of strokes of the pressure piston and to increase the gas pressure continuously. The valve, which is preferably a check valve, is designed in such a way that during a decompression stroke of the pressure piston gas, which is preferably nitrogen, flows into the pressure chamber. In a subsequent compression stroke of the pressure piston, the valve is closed, so that the gas flows from the pressure chamber into the pressure vessel or a buffer. The gas supply line is preferably connected to a gas reservoir in which, in particular, the nitrogen to be delivered is arranged.
Bei sehr großen Druckspeichern, die sich insbesondere über eine große Länge erstrecken, können innerhalb des Druckspeichers in Längsrichtung mehrere Druckerzeugungseinrichtungen vorgesehen sein.In the case of very large pressure reservoirs, which in particular extend over a great length, a plurality of pressure-generating devices can be provided within the pressure reservoir in the longitudinal direction.
Anstelle der in bevorzugter Ausführungsform vorgesehenen hydraulisch arbeitenden Druckerzeugungseinrichtung kann die Druckerzeugungseinrichtung auch derart aufgebaut sein, dass mit Hilfe eines in einem Zylinder bewegten Kolbens ein Gas, insbesondere ein Gasgemisch wie Luft in den Druckspeicher gepumpt wird. Dies erfolgt wiederum vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines entsprechenden Ventils. In dieser Ausführungsform ist es besonders bevorzugt, die Druckerzeugungseinrichtung innerhalb eines Druckspeichers anzuordnen, so dass auch die bei der Kompression entstehende Wärme nicht an die Umgebung, sondern an das komprimierte Gas abgegeben wird. Hierdurch verringern sich die Wärmeverluste durch die Kompression.Instead of the hydraulic pressure generating device provided in a preferred embodiment, the pressure generating device may also be constructed such that a gas, in particular a gas mixture such as air, is pumped into the pressure accumulator with the aid of a piston moved in a cylinder. This again takes place preferably with the interposition of a corresponding valve. In this embodiment, it is particularly preferred to arrange the pressure generating device within a pressure accumulator, so that the heat generated during the compression is not delivered to the environment, but to the compressed gas. This reduces the heat loss due to compression.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Druck-Speichereinrichtung ist die vorstehend beschriebene Druckerzeugungseinrichtung mit mindestens einem Druckbehälter kombiniert, wobei der Druckbehälter entsprechend dem vorstehend beschriebenen doppel- bzw. mehrwandigen Druckbehälter aufgebaut ist.In a particularly preferred embodiment of the pressure storage device, the pressure generating device described above is combined with at least one pressure vessel, wherein the pressure vessel is constructed according to the above-described double or multi-walled pressure vessel.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Ein erfindungsgemäß als doppelwandiger Druckbehälter
Zur Aussteifung des insbesondere säulenförmig ausgebildeten Druckbehälters
Die Außenwand
Zwischen den beiden Wänden
Insbesondere bei einer zylindrischen Ausgestaltung des Druckbehälters ist dieser aus mehreren rohrförmigen Elementen zusammengesetzt. Die Verbindung zweier benachbarter rohrförmiger Elemente, insbesondere entlang der kreisförmigen Verbindungslinie kann hierbei durch Verschweißen, Verkleben und/oder Verschrauben erfolgen.In particular, in a cylindrical configuration of the pressure vessel, this is composed of a plurality of tubular elements. The connection of two adjacent tubular elements, in particular along the circular connecting line can be effected by welding, gluing and / or screwing.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Druck-Speichereinrichtung (
Zum Komprimieren des in dem Druckraum
Um mit Hilfe des in dem Druckbehälter
Um eine möglichst großvolumige Druckerzeugungseinrichtung
Anstelle des Vorsehens eines gesonderten Druckbehälters
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
Diese Ausführungsform weist ebenfalls eine Druckerzeugungseinrichtung
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die mehreren Druckbehälter
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (
Der Hydraulikraum
Über eine nicht dargestellte Pumpe wird Hydraulikfluid durch die Leitung
Im nächsten Schritt erfolgt ein Dekompressionshub, bei dem der Druckkolben
Zur Energiegewinnung, insbesondere zur Stromerzeugung, erfolgt in bevorzugter Ausführungsform ein Umkehren des Kompressionsvorgangs. Durch eine entsprechendes Umschalten der Strömungsrichtung in dem Ventil
Anstelle des Komprimierens von Stickstoff ist auch die Komprimierung anderer Gase bzw. Gasgemische, insbesondere von Luft möglich. Bei der Kompression von Luft ist die in
Anstelle des Vorsehens eines Hydraulikraums
Anhand der
Innerhalb eines Haupt-Druckbehälters
In einer weiteren in
Bei einer weiteren Ausgestaltung ineinander angeordneter Druckbehälter (
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