DE102012100932A1 - Modul für einen thermischen Speicherbehälter - Google Patents

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weighting
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coupling
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Claudius Wilhelms
Ralf Kappmeyer
Roland Heinzen
Katrin Zaß
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FSAVE SOLARTECHNIK GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Speicherbehälter (1), insbesondere für ein thermisches Fluid einer Solaranlage. Erfindungsgemäß ist der Speicherbehälter (1) mit Modulen (2a, 2b, 2c) ausgebildet. Um eine Anpress- oder Fügekraft in Kopplungsbereichen (6, 7) bereitzustellen, verfügen die Module (2a, 2b, 2c) über integral ausgebildete Beschwerungstaschen (14, 20). Die Beschwerungstaschen (14, 20) können mit einem beliebigen Beschwerungsmittel, vorzugsweise aber bereits mit dem Speicherfluid, befüllt werden. Die Erfindung schlägt auch vor, dass zwischen den Kopplungsbereichen (6, 7) benachbarter Module (2) eine Schweißstange Einsatz findet, deren thermoplastischer Kunststoff bei Anlegen einer elektrischen Spannung verflüssigt wird. Der verflüssigte Kunststoff verbindet nach seiner Abkühlung und Verfestigung die benachbarten Module (2) unter Abdichtung miteinander.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Modul für einen Speicherbehälter, in welchem ein Fluid temporär oder permanent bevorratet wird. Vorzugsweise handelt es sich um einen thermischen Speicherbehälter, in welchem thermische Energie in dem Fluid gespeichert werden soll. Beispielsweise dient der thermische Speicherbehälter zur Speicherung von Warmwasser bei einer Solaranlage. Die Erfindung betrifft auch einen Speicherbehälter, welcher mit einem Modul gebildet ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Speicherbehälters aus mehreren Modulen und eine neuartige Verwendung eines Schweißelements.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine Einbringung großvolumiger Speicherbehälter in Gebäude oder auch in andere Behältnisse gestaltet sich als schwierig, wenn ein gewisses Volumen des Speicherbehälters überschritten wird. Beispielsweise sind zylindrische Stahlpufferspeicherbehälter auf ein Volumen von ca. 800 Liter begrenzt, wenn diese noch durch Türöffnungen und/oder über Treppen transportiert werden sollen. Grundsätzlich sind modulare Speicherbehälter aus dem Stand der Technik bekannt, welche einen demontierten Transport beispielsweise durch Türöffnungen und über Treppen ermöglichen und erst an ihrem Einsatzort montiert werden, so dass auch größere Volumina, beispielsweise von 800 bis 2.000 Liter, des Speicherbehälters möglich sind. Derartige modulartige Speicherbehälter gemäß dem Stand der Technik sind aber kostenintensiv, erfordern spezielles Know-how für die Montage und bergen das Risiko von Montagefehlern in sich.
  • Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2010 028 752.0-16 sowie der Patentanmeldung DE 10 2008 036 669 A1 der Anmelderin sind modulare Speicherbehälter bekannt, bei welchen plattenartige Wandmodule, ggf. mit einer fachwerkartigen Tragstruktur, erst an dem Einsatzort miteinander montiert werden.
  • DE 295 12 343 U1 offenbart einen thermischen Speicherbehälter mit Anwendung für Solaranlagen, Wärmerückgewinnungsanlagen oder Wärme-Pufferspeichern in Heizungsanlagen und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. Hier sind die Module als für sich abgeschlossene Teilbehälter ausgebildet, die mit zwischengeordneten Dämmplatten aufeinander gestapelt sind. Die Teilbehälter sollen zur Fertigungsvereinfachung identisch gefertigt werden und können ohne besonderen Aufwand transportiert und durch übliche Türen in Räume eingebracht werden.
  • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Modul für einen insbesondere thermischen Speicherbehälter für ein Fluid vorzuschlagen, welches hinsichtlich der Fertigung, der Montage und/oder des Kopplungsverfahren für benachbarte Module verbessert ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen entsprechend verbesserten modularen Speicherbehälter vorzuschlagen. Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich der Komplexität und/oder der Montagesicherheit verbessertes Verfahren zur Montage eines Speicherbehälters aus mehreren Modulen vorzuschlagen.
  • LÖSUNG
  • Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Erfindungsgemäß wird ein Modul vorgeschlagen, welches (im Gegensatz zu plattenförmigen Modulen) eine in Umfangsrichtung geschlossene Wandung besitzt. Das Modul ist mit einem Kopplungsbereich ausgestattet, im Bereich dessen das Modul mit einem weiteren Modul stoffschlüssig koppelbar ist.
  • Für ein stoffschlüssiges Verbinden von benachbarten Modulen eines thermischen Speicherbehälters, beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben, ist es erforderlich, dass die Module mit einer Anpress- oder Fügekraft während der Montage aneinander angepresst werden. Dies erfolgt gemäß dem Stand der Technik beispielsweise über die Kopplungsbereiche bildende Flansche der benachbarten Module, welche über Schraubverbindungen, Schraubzwingen oder anderweitige Klemmelemente aneinander angepresst werden. Hierzu müssen die Schraubverbindungen oder Schraubzwingen an dem Einbauort, unter Umständen auch in beengten Einbauverhältnissen bei optimaler Raumausnutzung des modularen Speicherbehälters, über den gesamten Umfang der Flansche verteilt angeordnet und verspannt werden, was nicht immer möglich ist, aber in jedem Fall einen erhöhten Montageaufwand erfordert. Auch bei einer Verwendung einer großen Zahl von Schraubverbindungen oder Schraubzwingen wirken diese lediglich in diskreten Teilumfangsbereichen, so dass die Anpresskraft der Kopplungsbereiche oder Flansche aneinander in Umfangsrichtung variieren kann. Die Variation der Anpresskraft kann die Qualität der hergestellten Klebe- oder Schweißverbindung beeinträchtigen und/oder zu mechanischen Beanspruchungen der Module infolge von Beanspruchungsspitzen führen. Sollen die Schraubverbindungen oder Schraubzwingen nach Herstellung der Klebeverbindung oder Schweißverbindung entfernt werden, erfordert dies zusätzliche aufwändige Arbeitsschritte.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Modul einen Halte- und/oder Aufstandsbereich für eine Beschwerungstasche aufweist.
  • Unter einer Beschwerungstasche wird ein beliebiger Aufnahmekörper für ein Beschwerungsmittel verstanden. Dieser kann geschlossen oder offen, beispielsweise einseitig nach oben offen, ausgebildet sein. Im Rahmen der Erfindung möglich ist, dass die Beschwerungstasche geeignet für ein festes Beschwerungsmittel ausgebildet ist, so dass diese Tasche auch mehrere Öffnungen aufweisen kann, solange das Beschwerungsmittel hierin gehalten werden kann. Ebenfalls möglich ist, dass in der Beschwerungstasche ein Schüttgut wie bspw. Sand als Beschwerungsmittel Einsatz findet. Bevorzugt wird aber die Beschwerungstasche geeignet ausgebildet für die Aufnahme eines Beschwerungsfluids, bei welchem es sich auch bereits um das Fluid handeln kann, welches später in dem Speicherbehälter bevorratet werden soll. In diesem Fall ist die Beschwerungstasche (ggf. bis auf etwaige Einfüll- und/oder Austrittsöffnungen für das Fluid) fluiddicht auszubilden.
  • Erfindungsgemäß kann zumindest ein Teil einer Anpresskraft zwischen benachbarten Modulen in deren Kopplungsbereich durch das in der Beschwerungstasche angeordnete Beschwerungsmittel aufgebracht werden. Durch die Dimensionierung der Beschwerungstasche kann konstruktiv bereits Einfluss auf die maximale Beschwerung, also auch auf die Anpresskraft zwischen den benachbarten Modulen, genommen werden.
  • Erfindungsgemäß ist das Modul zumindest für eine derartige Beschwerungstasche vorbereitet, indem dieses mit einem geeigneten Halte- und/oder Aufstandsbereich ausgestattet ist. Um lediglich einige nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann es sich bei dem Haltebereich um einen Befestigungsbereich für die Beschwerungstasche, einen Haken zum Einhängen einer Beschwerungstasche, eine vertikal orientierte Ausnehmung zum Einsetzen einer Beschwerungstasche, eine vorbereitete Haltefläche zum Ankleben oder Verschweißen eines Grundkörpers des Moduls mit der Beschwerungstasche u. ä. handeln. Möglich ist auch, dass das Modul gezielt mit einem Aufstandsbereich ausgestattet ist, auf welchen die Beschwerungstasche lose aufgestellt werden kann oder auf welchem die Beschwerungstasche nach dem Aufstellen zusätzlich gesichert werden kann.
  • Die Anbindung oder Integration der Beschwerungstasche an das Modul kann einen guten Kraftfluss von dem Beschwerungsmittel über die Beschwerungstasche zu einer Wandung des Moduls und zu den Kopplungsbereichen gewährleisten. Eine u. U. auf diese Weise herbeigeführte konstante Anpressspannung in den Kopplungsbereichen ist, insbesondere bei sich unter Umständen elastisch und/oder plastisch verformenden Modulen, für die Erzeugung von Schweißnähten in diesen Kopplungsbereichen zwischen den benachbarten Modulen von Vorteil.
  • Erfindungsgemäß kann die Montage der Module des Speicherbehälters signifikant vereinfacht werden – im einfachsten Fall werden die Module lediglich aufeinander gestapelt. Dann wird das Beschwerungsmittel in der mindestens einen Beschwerungstasche angeordnet, womit die erforderliche Anpress- oder Fügekraft in den Kopplungsbereichen der Module gewährleistet ist. Mittels dieser Anpress- oder Fügekraft kann dann die Verbindung der Module erfolgen, insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung durch ein Kleben oder Schweißen, wobei die Anpress- und Fügekraft durch das Beschwerungsmittel gewährleistet ist.
  • Durchaus möglich ist, dass das von der Erfindung umfasste Modul die Beschwerungstasche selbst noch nicht aufweist, aber bereits mit dem Halte- und/oder Aufstandsbereich ausgestattet ist. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Beschwerungstasche Bestandteil des Moduls. Hierbei kann die Beschwerungstasche integraler Bestandteil des Moduls sein oder an einem Grundkörper des Moduls lösbar oder permanent befestigt werden, sodass das Modul mehrteilig mit dem Grundkörper und der Beschwerungstasche ausgebildet ist.
  • Für den Fall, dass die Verbindung benachbarter Module in den Kopplungsbereichen durch ein Schweißverfahren erfolgen soll, kann die Verschweißung manuell erfolgen, indem der Schweißer den Speicherbehälter einmal umrundet und hierbei die Kopplungsbereiche miteinander verschweißt. Dieses Verschweißen ist allerdings arbeitsintensiv, wobei die Güte der erstellten Schweißnaht abhängig ist von der Sorgfalt des Schweißers. Darüber hinaus erfordert ein derartiges Verschweißen der Kopplungsbereiche miteinander, dass der Speicherbehälter, zumindest während der Montage, von allen Seiten frei zugänglich ist und beispielsweise nicht in einer Raumecke angeordnet sein kann oder einen Raum nicht weitestgehend ausfüllen kann.
  • Für eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung findet ein Schweißelement Einsatz, welches mittels elektrischer Bestromung aktivierbar ist. Um lediglich ein Beispiel für ein derartiges, im Rahmen der Erfindung einsetzbares Schweißelement zu nennen, wird auf flexible Schweißstangen gemäß WO 2011/057400 A1 verwiesen. Diese Schweißstangen verfügen über einen Kern aus einem weichen thermoplastischen Kunststoff, einen Draht, welcher um den inneren Kern geschlungen ist, sowie eine äußere Ummantelung aus einem ebenfalls thermoplastischen Kunststoff, welcher den inneren Kern und den Draht ummantelt. Die Schweißstange wird zwischen zwei zu verbindenden Oberflächen, hier den Kopplungsbereichen benachbarter Module, angeordnet und mit einer Anpresskraft, welche hier durch die Beschwerungstaschen und das Beschwerungsmittel aufgebracht wird, zwischen den beiden Kopplungsbereichen verpresst. Wird der Draht elektrisch beaufschlagt, kommt es zu einer Erwärmung des Drahts, welche zu einem Schmelzen des thermoplastischen Kerns und der Ummantelung führt mit hieraus resultierender stoffschlüssiger Verbindung der Kopplungsbereiche. Während die Druckschrift WO 2011/057400 A1 einen Einsatz der Schweißstangen für die fluiddichte Verbindung von zwei Rohren vorschlägt bei Anordnung der Schweißstangen in einem hohlzylinderförmigen Zwischenraum zwischen einer inneren Mantelfläche eines ersten Rohrendes und einer zylinderförmigen äußeren Mantelfläche eines zweiten Rohrendes, kann erfindungsgemäß die Anwendung derartiger Schweißstangen für das Verbinden von Modulen von Speicherbehältern erfolgen. Erfindungsgemäß kann hierbei ein Schweißelement wie eine Schweißstange bereits an dem Modul vorgesehen sein, beispielsweise über ein Befestigungsmittel an dem Modul gehalten sein, stoffschlüssig an dem Modul angeklebt sein, an das Modul angeschmolzen sein u. ä. Ebenfalls möglich ist, dass das Modul einen Aufnahmebereich für ein Schweißelement besitzt, beispielsweise eine Nut, in welche das Schweißelement eingelegt werden kann. Vorzugsweise ist die genannte Nut derart dimensioniert ist, dass bei Wirkverbindung des Kopplungsbereichs mit der Nut mit dem anderen Kopplungsbereich geschmolzenes Material des Schweißelements, insbesondere der Schweißstange, mit den Kopplungsbereichen beider Module in Wirkverbindung tritt.
  • Möglich ist auch der Einsatz anderer Schweißverfahren im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Um lediglich einige nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann ein Polyfusions-Schweißverfahren Einsatz finden, wie dieses auf der Internet-Seite
    www.akatherm.com/drainage/de/pageid/drainage-akafusion-electrofusion
    beschrieben ist. Hinsichtlich weiterer möglicher, grundsätzlich im Rahmen der Erfindung einsetzbarer Schweißverfahren wird beispielhaft auf EP 0 278 768 A2 , EP 0 355 579 A2 , EP 0 899 085 A2 und EP 2 368 695 A2 verwiesen.
  • Möglich ist weiterhin, dass die Beschwerungstasche mit dem Modul montiert ist.
  • In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist die Beschwerungstasche als integraler Bestandteil des Moduls ausgebildet, also einstückig mit diesem ausgebildet.
  • Um lediglich ein Beispiel zu nennen, kann das Modul aus Kunststoff hergestellt sein, wobei dann auch die Beschwerungstasche in das Modul eingeformt sein kann.
  • Möglich ist auch, dass das Volumen der Beschwerungstaschen veränderbar ist. Beispielsweise können die Beschwerungstaschen flexibel ausgebildet sein, sodass diese zusammengeklappt oder -gefaltet werden können, wenn diese nicht benötigt werden. Das Zusammenfalten oder -klappen kann hierbei in demontiertem Zustand erfolgen, um beispielsweise das Transport- und Lagervolumen zu verringern. Auch möglich ist, dass das Zusammenfalten oder -klappen in montiertem Zustand erfolgt, so dass die Beschwerungstasche bei Betrieb des Speicherbehälters ein verringertes Volumen einnimmt. Ebenfalls möglich ist der Einsatz von Tanks, deren Volumen variabel ist. Beispielsweise können die flexiblen Beschwerungstaschen in Form der erläuterten veränderbaren Taschen oder Tanks aus mindestens einem Elastomerwerkstoff hergestellt sein, wobei diese integraler Bestandteil des Moduls sein können, fest verbundener Bestandteil des Moduls sein können oder abnehmbarer Bestandteil des Moduls sein können.
  • Ebenfalls möglich ist allerdings auch, dass die Beschwerungstasche abnehmbar ausgebildet ist. Die abnehmbare Ausgestaltung der Beschwerungstasche und Verbindung mit dem Modul kann ermöglichen, dass je nach Einsatzzweck eine unterschiedliche Anzahl von Beschwerungstaschen Einsatz findet, die Beschwerungstaschen nach der Montage entfernt werden können u. ä.
  • Grundsätzlich kann eine Beschwerungstasche oder können mehrere Beschwerungstaschen an beliebigen Orten des Moduls angeordnet sein. In bevorzugter Ausgestaltung sind Beschwerungstaschen gleichmäßig in Umfangsrichtung um das Modul verteilt angeordnet. Hierdurch kann eine in Umfangsrichtung möglichst gleichförmige Anpresskraft (oder auch eine gezielte Variation der Anpresskraft) im Kopplungsbereich erzeugt werden.
  • Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist eine Beschwerungstasche in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet, so dass über den gesamten Umfang Beschwerungskräfte und damit Anpresskräfte im Kopplungsbereich erzeugt werden können. Für die fluiddichte Ausbildung der Beschwerungstaschen und Befüllung derselben mit einem Fluid verteilt sich das Fluid in der in Umfangsrichtung umlaufenden Beschwerungstasche automatisch.
  • Möglich ist, dass die Beschwerungstasche außen, also außerhalb einer den Innenraum des Speicherbehälters begrenzenden Wandung, angeordnet ist. Eine derartige Beschwerungstasche ist besonders einfach von außen zugänglich. Für den Fall, dass die Beschwerungstasche abnehmbar ausgebildet ist, kann die Beschwerungstasche auch auf einfache Weise nach der Montage von dem Speicherbehälter entfernt werden.
  • Alternativ oder kumulativ möglich ist aber auch, dass die oder eine Beschwerungstasche innen, also innerhalb einer den Innenraum des Speicherbehälters begrenzenden Wandung, angeordnet ist, Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass schon während der Montage die Module des Speicherbehälters ohne zusätzlichen Raumbedarf außerhalb des Speicherbehälters angeordnet werden können, so dass beispielsweise eine Wandung an einer Wandung oder einer Ecke des Raumes anliegen kann. Das Volumen der Beschwerungstasche kann für diese Ausgestaltung ein Teilvolumen des Innenraums des Speicherbehälters ausbilden, so dass die Beschwerungstasche für diese Ausgestaltung multifunktional ist, indem diese einerseits das Beschwerungsmittel während der Montage aufnimmt und andererseits im Betrieb des Speicherbehälters das in dem Speicherbehälter bevorratete Fluid (oder ein anderes Beschwerungsmittel) aufnehmen kann.
  • Soll Fluid aus dem Speicherbehälter während oder nach dem Betrieb desselben vollständig entleert werden können, ist es von Vorteil, wenn die Beschwerungstasche einen unteren fluidischen Auslass besitzt, welcher mit einem geeigneten Verschlussmittel während der Montage verschlossen ist, so dass dann ein beschwerendes Fluid in der Beschwerungstasche verbleibt. Nach der Montage und/oder während des Befüllens des Speicherbehälters mit dem zu bevorratenden Fluid kann dann die Auslassöffnung geöffnet werden.
  • Während grundsätzlich die Herstellung des erfindungsgemäßen Moduls in einem beliebigen Herstellungsverfahren und mit einem beliebigen Material möglich ist, schlägt die Erfindung in einer Ausgestaltung vor, dass das Modul in einem Spritzgussverfahren hergestellt ist, beispielsweise aus Kunststoff. Mittels derartiger Spritzgussverfahren kann mit geringen Kosten eine einfache Fertigung erfolgen, wobei auch komplexe Formgebungen je nach eingesetzter Formkavität und etwaigen Kernen möglich sind.
  • Ebenfalls möglich ist, dass das Modul mittels Rotationsformen hergestellt ist. Unter einem "Rotationsformen" wird ein Herstellungsverfahren verstanden, bei welchem mittels biaxialer Rotation bei einer Erwärmung in Hohlkörperformen pulverförmiges Thermoplast-Material an den Innenflächen der Form abgelagert wird. Ein derartiges Rotationsformen kann mit einfachen Werkzeugen und niedrigen Werkzeugkosten durchgeführt werden. Eine Wirtschaftlichkeit des Rotationsformens kann sich bereits für kleine oder mittlere Serien ergeben. Mittels eines Rotationsformens können auch Speicherbehälter mit größeren Volumina bis hin zu 6000 Litern gefertigt werden. Auch eine kompliziertere Formgebung mit Öffnungen, durchgehenden Verbindungen, Gewinden, Einlegeteilen usw. kann gemäß dem Stand der Technik mit einem Rotationsformen hergestellt werden. Möglicherweise ergeben sich mit dem Rotationsformen gleichmäßige Wandstärken und ein nahtloser Hohlkörper. Das Rotationsformen kann erfolgen mit einer sogenannten Einzelschussmaschine, bei der der gesamte Prozess vom Beschicken der Form, Vorheizen, Heizen, Kühlen bis zum Ausformen Schritt für Schritt geschieht. Weiterhin sind mehrarmige sogenannte Karussellanlagen einsetzbar, bei denen das Beschicken und Ausformen gleichzeitig mit dem sich im Ofen befindlichen Träger geschieht. Ebenfalls einsetzbar sind sogenannte Rock n‘ Roll-Anlagen, welche Einzelschussmaschinen sind, die sich nur in der Hauptachse drehen, in der Nebenachse jedoch nur eine Kippbewegung ausführen. Diese Anlagen eigenen sich insbesondere für zylindrische oder längliche Module. Auch möglich ist ein Schweißen des Moduls aus plattenförmigen Halbzeugen, wobei hierzu auch Roboter-Schweißextruder Einsatz finden können.
  • Während grundsätzlich die mehrstückige oder einstückige Ausbildung des Moduls, die Ausbildung des Moduls als Verbundkörper mit oder aus einem beliebigen Material, beispielsweise auch einem Metall, mit einem Dämmmaterial, mit integrierten Leitungen für ein Fluid und elektrische Anschlussleitungen und zusätzlichen Bauelementen möglich ist, ist gemäß einer besonderen Ausgestaltung das Modul aus einem Kunststoff hergestellt. Als mögliche Materialien kommen insbesondere PP (Polypropylen), PEHD (Polyethylen hoher Dichte), PERT (PolyEthylene Raised Temperature), PVC (PolyVinylChlorid), PVDF (Polyvinylidenfluorid), GFK (Glasfaser-verstärkter Kunststoff) oder PA (Polyamid) in Betracht.
  • Um das Befüllen der Beschwerungstasche mit einem beschwerenden Fluid zu ermöglichen, schlägt die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, dass das Modul im Bereich der Beschwerungstasche mit einer Öffnung oder einem Anschluss für ein beschwerendes Fluid ausgestattet ist. Befindet sich beispielsweise die Beschwerungstasche außerhalb einer den Innenraum des Speicherbehälters begrenzenden Wandung, kann die Öffnung oder der Anschluss in einer außenliegenden Wandung der Beschwerungstasche angeordnet sein. Ist hingegen die Beschwerungstasche im Inneren einer Wandung des Speicherbehälters angeordnet, kann die Öffnung oder der Anschluss im Bereich der Wandung angeordnet sein.
  • Bevorzugt ist der Kopplungsbereich des Moduls für die Kopplung mit dem benachbarten Modul im Bereich einer Stirnseite des Moduls angeordnet, so dass die Module mit ihrer Gewichtskraft, welche durch die Beschwerungstasche und das Beschwerungsmittel erhöht ist, aneinander angepresst werden. Hierbei schlägt die Erfindung vor, dass der Kopplungsbereich von einer Stirnfläche einer Wandung des Moduls, vorzugsweise der Wandung des Moduls, welche den Innenraum des Speicherbehälters begrenzt, ausgebildet ist. Ebenfalls möglich ist, dass der Kopplungsbereich von einer radial orientierten Abwinklung der Wandung ausgebildet ist, wodurch, unter Umständen auch für geringe Wandstärken der Wandung, ein vergrößerter Kopplungsbereich bereitgestellt werden kann. Im Bereich der Stirnfläche der Wandung oder der Abwinklung der Wandung kann dann auch ein Schweißelement angeordnet sein oder ein Aufnahmebereich für ein Schweißelement vorgesehen sein.
  • Für die Gestaltung des Kopplungsbereichs, insbesondere die Konturierung desselben, gibt es vielfältige Möglichkeiten. Für eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist der Kopplungsbereich mit einer Nut ausgebildet, im Bereich welcher das Modul mit einer Feder eines benachbarten Moduls eine Nut-Feder-Verbindung eingehen kann. Eine Einpressung der Nut in die Feder wird (zumindest teilweise) durch die Gewichtskraft des Beschwerungsmittels in der Beschwerungstasche herbeigeführt. Somit kann auch bereits vor dem Erstellen der stoffschlüssigen Verbindung zwischen den benachbarten Modulen eine zumindest vorbereitende Verbindung der beiden benachbarten Modulen erfolgen, welche unter Umständen auch eine Montageerleichterung darstellt und dafür sorgt, dass eine exakte Ausrichtung der beiden benachbarten Module zueinander erfolgt. Es versteht sich, dass auch nach dem Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung die Nut-Feder-Verbindung einen Beitrag zur Kopplung der benachbarten Module leisten kann. Im Extremfall dient dann die stoffschlüssige Verbindung lediglich der Vermeidung, dass ein Abheben des oberen Moduls von dem unteren Modul erfolgt, während eine anderweitige Verbindung der benachbarten Module über die Nut-Feder-Verbindung erfolgt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kopplungsbereich mit einer gegenüber einer im Montagezustand vertikalen Achse geneigten Kopplungsfläche ausgebildet. Je nach Neigungswinkel dieser Kopplungsfläche kann eine Art "Keileffekt" genutzt werden, mittels dessen die durch das Beschwerungsmittel herbeigeführte Beschwerungskraft umgewandelt wird in eine Normalkraft bzw. Normalspannung in den geneigten Kopplungsflächen benachbarter Module, die in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel größer ist als die Beschwerungskraft selbst. Um lediglich ein nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann für ringförmige Module eine obere Kopplungsfläche eines unteren Moduls der Mantelfläche eines Kegelstumpfes entsprechen, während die zugeordnete untere Kopplungsfläche eines oberen Moduls ebenfalls kegelstumpfförmig mit entsprechendem Öffnungs- bzw. Neigungswinkel des Kegelstumpfes ausgebildet ist. Im Extremfall kann auch die zuvor genannte Nut-Feder-Verbindung in der Art einer Keil-Nut mit einer Keil-Feder ausgebildet sein, wodurch auch für diese Ausgestaltung die erläuterte "Keilwirkung" ergänzend zur eigentlichen Nut-Feder-Verbindung genutzt werden kann.
  • Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist gegeben durch einen Speicherbehälter, welcher mit mindestens einem Modul der zuvor erläuterten Art ausgestattet ist. Möglich ist, dass das mit der Beschwerungstasche ausgestattete Modul mit einem benachbarten Modul in Kopplungsbereichen der beiden Module verklebt und/oder verschweißt ist. In diesem Fall wird eine Füge- oder Anpresskraft in den Kopplungsbereichen der Module mit einem in der Beschwerungstasche angeordneten Beschwerungsmittel, insbesondere einem Beschwerungsfluid, aufgebracht. Multifunktional kann in einem derart gebildeten Speicherbehälter die Beschwerungstasche genutzt sein, wenn deren Volumen neben der Aufnahme des Beschwerungsmittels auch der Nutzung als Speichervolumen für den Betrieb des Speicherbehälters dient.
  • Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist gegeben durch ein Verfahren zur Montage eines Speicherbehälters aus mehreren Modulen, wobei mindestens ein Modul der zuvor erläuterten Art eingesetzt ist. Für eine erfindungsgemäße Montage erfolgt zunächst der Transport der demontierten Module an einen Montageort, wobei auch Module für einen verhältnismäßig großvolumigen Speicherbehälter über kleinere Türöffnungen, Treppen u. ä. an ihren Montageort verbracht werden können. Anschließend erfolgt das Positionieren der Module, wobei benachbarte Module in Kopplungsbereichen aneinander anliegen. Vorzugsweise sind die Module aufeinander gestapelt, wobei die Module zunächst lose allein aufgrund ihres Eigengewichts aufeinander aufliegen. Anschließend erfolgt dann aber das Befüllen mindestens einer Beschwerungstasche mit einem Beschwerungsmittel, vorzugsweise mit einem Fluid. Hierdurch wird die Anpress- oder Fügekraft in den Kopplungsbereichen erhöht. Schließlich erfolgt ein stoffschlüssiges Verbinden der benachbarten Module in den Kopplungsbereichen.
  • In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das stoffschlüssige Verbinden der benachbarten Module in dem Kopplungsbereich mit einem Aufbringen eines adhäsiven Mittels auf mindestens einen Kopplungsbereich. Dies erfolgt vorzugsweise vor dem Positionieren der Module aufeinander. Nach dem Befüllen der Beschwerungstaschen kann dann das stoffschlüssige Verbinden mit dem Aushärten des adhäsiven Mittels erfolgen.
  • Für den Fall, dass das stoffschlüssige Verbinden durch Verschweißen der benachbarten Module in den Kopplungsbereichen miteinander erfolgt, kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Erhitzen eines Schweißelements erfolgen, welches in mindestens ein Modul integriert sein kann oder zwischen den beiden Modulen angeordnet wird. Vorzugsweise findet eine Schweißstange gemäß WO 2011/057400 A1 Einsatz, die sich beispielsweise in den Kopplungsbereichen in Umfangsrichtung erstreckt. Mittels einer derartigen Schweißstange kann ein sogenanntes "bewegungsfreies Schweißen" durchgeführt werden, indem die Verschweißung nur dadurch herbeigeführt wird, dass die Schweißstange mit elektrischer Energie beaufschlagt wird, wodurch das Material der Schweißstange verflüssigt wird, und dann ein Aushärten erfolgt.
  • Möglich ist, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vor einem Befüllen des Speicherbehälters mit einem Speicherfluid eine Dichtigkeitsprüfung erfolgt. Beispielsweise kann im Rahmen der Dichtigkeitsprüfung ein Vakuum-, Druckverlust- oder Funkendurchschlagstest durch Anlegen einer hochfrequenten Hochspannung durchgeführt werden.
  • Schließlich schlägt die Erfindung eine neuartige Verwendung einer Schweißstange vor, welche einen thermoplastischen Grundkörper und einen sich in und/oder um den thermoplastischen Grundkörper erstreckenden elektrischen Heizdraht besitzt. Insbesondere betrifft die erfindungsgemäße Verwendung eine Schweißstange, wie diese in WO 2011/057400 A1 offenbart ist. Gemäß dem Vorschlag der Erfindung wird die Schweißstange verwendet zum Verschweißen von Modulen zu einem Speicherbehälter, womit ein besonders einfaches Schweißverfahren gewährleistet ist, welches nicht ein manuelles, bewegungsgesteuertes Verschweißen erfordert.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
  • Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einer Beschwerungstasche die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau eine Beschwerungstasche, zwei Beschwerungstaschen oder mehr Beschwerungstaschen vorhanden sein kann/können.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
  • 1 zeigt in einem vertikalen Längsschnitt durch einen mit mehreren Modulen gebildeten Speicherbehälter.
  • 2 zeigt in einem vertikalen Längsschnitt ein Modul mit mehreren Beschwerungstaschen.
  • 3 zeigt zwei aufeinander gestapelte Module mit dazwischen angeordneten Schweißelementen.
  • 4 zeigt aufeinander gestapelte Module, die mit H-förmigen Verbindungselementen und hohlzylinderförmigen Modulelementen gebildet sind, in einem vertikalen Halblängsschnitt.
  • 5 zeigt aufeinander gestapelte Module, die mit einem Kasten- oder Hohlprofil gebildet sind, in einem vertikalen Halblängsschnitt.
  • 6 zeigt aufeinander gestapelte Module mit Schweißelementen im Bereich einer Nut-Feder-Verbindung benachbarter Module in einem vertikalen Halblängsschnitt.
  • 7 zeigt aufeinander gestapelte Module mit Aufstandsbereichen für Beschwerungstaschen.
  • 8 zeigt aufeinander gestapelte Module mit alternativer oder kumulativer Erzeugung einer Kopplungskraft in Kopplungsbereichen über Beschwerungstaschen und Klemmelemente.
  • FIGURENBESCHREIBUNG
  • 1 zeigt einen Speicherbehälter 1, welcher hier mit drei Modulen 2a, 2b, 2c gebildet ist, die mit fluchtenden Längsachsen 3 aufeinander gestapelt sind.
  • Die Module 2 verfügen jeweils über eine Wandung 4, mit welcher innenliegend ein Innenraum 5 begrenzt ist. Darüber hinaus besitzt jedes Modul 2a bis 2c einen oberen Kopplungsbereich 6a, 6b. 6c sowie einen unteren Kopplungsbereich 7a, 7b, 7c. Ein Modul 2b kann im Bereich seines oberen Kopplungsbereiches 6b mit einem benachbarten Modul 2a im Bereich von dessen unteren Kopplungsbereich 7a gekoppelt sein. Möglich ist, dass die Kopplungsbereiche 6, 7 allein von Stirnflächen 8 der Wandung 4 ausgebildet sind. Für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel sind die Kopplungsbereiche 6, 7 mit flanschartig ausgebildeten und hier radial nach außen orientierten Abwinklungen 9 gebildet. Es versteht sich, dass, abweichend zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, die Abwinklungen 9 auch, ausgehend von der Wandung 4, radial nach innen orientiert sein können. Über die Abwinklungen 9 können je nach radialer Erstreckung der Abwinklung 9 Kopplungsbereiche 6, 7 mit vergrößerter Kontaktfläche bereitgestellt werden, wobei im Bereich der Abwinklungen 9 auch zusätzliche Funktionen erfüllt werden können, insbesondere die Integration eines Dichtelementes, eine Zentrierhilfe, Aufnahmeausnehmungen für ein adhäsives Mittel oder Schweißelemente u. ä.
  • Die Geometrie der Module 2 kann in einem Querschnitt beliebig sein. Vorzugsweise sind die Module 2 zylindrisch ausgebildet mit hohlzylinderförmiger Wandung 4 und einem hierdurch begrenzten zylindrischen Innenraum 5. Es versteht sich, dass auch beliebige andere Ausgestaltungsformen, beispielsweise quaderförmige Module 2, möglich sind. Die Module besitzen ebene Stirnseiten 10, 11, welche parallel zueinander orientiert sind, so dass sich in 1 horizontale Teilungsebenen der Module 2 des Speicherbehälters 1 ergeben.
  • Während gemäß 1 das mittlere Modul 2b als beidseitig offenes Modul mit Öffnungen im Bereich der Stirnseiten 10, 11 ausgebildet ist, sind die Module 2a, 2c lediglich im Bereich einer Stirnseite offen, während die außenliegende Stirnseite mit einer Bodenwandung 12 bzw. einer Deckenwandung 13 ausgebildet ist. Somit erstreckt sich der Innenraum 5 bei Begrenzung durch die Wandungen 4 der Module 2a bis 2c in horizontaler Richtung durchgehend zwischen der Bodenwandung 12 und der Deckenwandung 13.
  • In 1 sind unterschiedliche Möglichkeiten für Beschwerungstaschen 14 dargestellt: Das Modul 2a ist mit einer einzigen innenliegenden Beschwerungstasche 14 ausgebildet, die in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet ist und nach oben offen ist. Die Beschwerungstasche 14 ist in der Art einer Rinne ausgebildet. Die Beschwerungstasche 14 verfügt oben über eine Öffnung 15. In einem Halblängsschnitt ist die Beschwerungstasche 14 mit einer abgewinkelten Wandung 16 in Form eines liegenden L gebildet, wobei ein Schenkel des L radial nach innen orientiert ist mit einem an der Wandung 4 befestigten Endbereich, während der andere Schenkel des L vertikal nach oben orientiert an dem anderen Endbereich des vorgenannten Schenkels des L getragen ist. Somit begrenzen die Wandungen 4, 16 gemeinsam einen Beschwerungstaschen-Innenraum 17, welcher nach oben mit der Öffnung 15 offen ist. Die Wandung 16 kann integral mit der Wandung 4 ausgebildet oder ausgeformt werden oder nachträglich an der Wandung 4 befestigt sein, stoffschlüssig angebunden oder mit der Wandung 4 verschweißt sein.
  • In dem Beschwerungstaschen-Innenraum 17 kann während der Montage der Module 2 ein Beschwerungsmittel angeordnet sein, welches fest sein kann, ein Schüttgut sein kann oder aber ein Fluid (sogar auch das später in dem Speicherbehälter 1 bevorratete Speicherfluid) sein kann.
  • Für den montierten Speicherbehälter gemäß 1 nimmt der Beschwerungstaschen-Innenraum 17 ein Teilvolumen des in dem Innenraum 5 angeordneten thermischen Speicherfluids auf, welches über die Öffnung 15 in Wechselwirkung mit anderen Teilvolumina des Speicherfluids in dem Innenraum 5 steht. Möglich ist, dass die Wandung 4 einen Anschluss 18 besitzt, über welchen ein Beschwerungs- und/oder Speicherfluid von außen in den Beschwerungstaschen-Innenraum 17 eingefüllt werden kann.
  • Ebenfalls möglich ist, dass die Beschwerungstasche 14, vorzugsweise in einem Bodenbereich derselben, über einen Auslass 19 verfügt, welcher manuell geöffnet oder geschlossen werden kann. Für die Nutzung der Beschwerungstasche 14 wird der Auslass 19 geschlossen, während mit Inbetriebnahme des Speicherbehälters 1 der Auslass 19 geöffnet werden kann, um zu vermeiden, dass mit einer Entleerung des Speicherbehälters 1 ein Restvolumen des Fluids in dem Beschwerungstaschen-Innenraum 17 verbleibt. Möglich ist, dass eine Öffnung und Verschließung des Auslasses 19 über geeignete in die Wandung 4 integrierte Stellmittel von außen ermöglicht ist. Es versteht sich, dass die Beschwerungstasche 14 nicht zwingend in Umfangsrichtung um die Längsachse 3 umlaufend und durchgehend ausgebildet sein muss. Vielmehr kann eine umlaufende Beschwerungstasche 14 auch mit einzelnen Kammern ausgebildet sein. Ebenfalls denkbar ist, dass sich eine Beschwerungstasche 14 lediglich in einem Teilumfangsbereich erstreckt, wobei dann auch mehrere derartige Beschwerungstaschen 14 gleichförmig oder ungleichförmig in Umfangsrichtung um die Längsachse 3 verteilt angeordnet sein können. Möglich ist auch, dass dann mehrere derartige Beschwerungstaschen 14 über fluidische Leitungen, welche vorzugsweise innerhalb des Innenraums 5 verlaufen, miteinander kommunizieren. Ist ein Beschwerungsmittel in dem Beschwerungstaschen-Innenraum 17 angeordnet, führt dies zu einer erhöhten Anpresskraft zwischen den Kopplungsbereichen 6, 7 benachbarter Module 2.
  • Im Bereich der Module 2b, 2c sind in 1 abweichend ausgebildete Beschwerungstaschen 20 dargestellt: Die Beschwerungstaschen 20 sind hierbei außenliegend von der Wandung 4 angeordnet und kasten- oder rinnenförmig ausgebildet, wobei sich diese über einen Teilumfang oder durchgehend über den gesamten Umfang erstrecken können. Während grundsätzlich auch eine nach oben offene Ausgestaltung der Beschwerungstaschen 20 möglich ist, zeigt 1 eine oben geschlossene Ausbildung der Beschwerungstaschen 20. Es versteht sich, dass auch die Beschwerungstaschen 20 Anschlüsse 18 und/oder Auslässe 19 für ein Fluid aufweisen können. Durchaus denkbar ist auch, dass die Beschwerungstaschen 14, 20 nach oben offen sind, so dass auch ein festes Beschwerungsmittel in die Beschwerungstasche 14, 20 eingeführt werden kann.
  • 1 zeigt ein Modul 2b, in welchem übereinander zwischen den Kopplungsbereichen 6, 7 zwei Beschwerungstaschen 20 angeordnet sind.
  • Ist lediglich eine Beschwerungstasche 14 innenliegend von der Wandung 4 angeordnet oder lediglich eine Beschwerungstasche 20 außenliegend von der Wandung 4 angeordnet, führt die Beschwerung dazu, dass die Wandung 4 auf Biegung beansprucht wird um eine Biegeachse, welche durch die Wandung 4 verläuft und vertikal zu der Zeichenebene gemäß 1 orientiert ist für den geschnittenen Längsschnitt der Wandung 4. Eine etwaige elastische Durchbiegung der Wandung und damit auch unter Umständen veränderte Ausrichtung der Kopplungsbereiche 6, 7 muss in einem tolerierbaren Bereich gehalten werden durch geeignete Steifigkeitsgestaltung der Module 2, also Wahl des Materials, konstruktive Vorgabe der Wandungsstärke, versteifende Rippen u. ä. Eine Reduzierung des infolge der Beschwerung wirkenden Biegemomentes kann erfolgen, wenn Beschwerungstaschen 20 sowohl innenliegend als auch außenliegend von der Wandung 4 angeordnet sind, so dass sich hierdurch hervorgerufene Biegemomente zumindest teilweise aufheben.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die Beschwerungstaschen 14, 20 über einen Haltebereich 27 an einem Grundkörper 28 des Moduls 2 gehalten, der vorzugsweise von der Wandung 4 ausgebildet ist. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel sind der Haltebereich 27 und die Beschwerungstaschen 14, 20 integraler Bestandteil des Moduls 2 (wobei abweichend zu 1 auch eine mehrteilige Ausbildung möglich ist, wobei dann die Beschwerungstaschen 14, 20 lösbar oder fest über den Haltebereich 27 mit dem Grundkörper 28 gekoppelt oder koppelbar sind). Optional kann das Modul 2 alternativ oder kumulativ auch Aufstandsbereiche 29 ausbilden, im Bereich welcher vorzugsweise temporär Beschwerungstaschen angeordnet werden können, wobei diese lose auf den Aufstandsbereichen 29 aufstehen können oder zusätzlich mit dem Modul 2 verbunden werden.
  • Während gemäß 1 die außenliegenden Beschwerungstaschen 20 zwischen den Kopplungsbereichen 6, 7 mit Abstand von diesen in Richtung der Längsachse 3 angeordnet sind, zeigt 2 alternative Möglichkeiten für die Ausgestaltung von Beschwerungstaschen 21, 22: Die Beschwerungstaschen 21 besitzen Beschwerungstaschen-Innenräume 23, welche zusätzlich zu der Wandung 16 nach oben oder nach unten begrenzt sind durch die Abwinklung 9. Darüber hinaus zeigt 2 alternativ oder kumulativ eine Beschwerungstasche 22, welche innenliegend von der Wandung 4 angeordnet ist. Im Gegensatz zu der Beschwerungstasche 14 ist die Beschwerungstasche 22 oben geschlossen ausgebildet. Es versteht sich, dass die Beschwerungstaschen 21, 22 ebenfalls über Anschlüsse 18 und/oder Auslässe 19 verfügen können, welche zur Vereinfachung in 2 nicht dargestellt sind.
  • Werden die Kopplungsbereiche 6, 7 im Bereich der einander zugewandten Stirnseiten 10, 11 mit einem adhäsiven Mittel versehen, die Module 2 wie in 1 dargestellt aufeinander gestapelt und dann die Beschwerungstaschen 14, 21, 22 mit einem Beschwerungsmittel versehen, ergibt sich im Kontaktbereich der Kopplungsbereiche 6, 7 benachbarter Module 2 eine Anpressoder Fügekraft, welche eine gute adhäsive Verbindung der benachbarten Module 2 nach dem Aushärten des adhäsiven Mittels gewährleistet.
  • Hingegen zeigt 3 ein Verschweißen benachbarter Module 2a, 2b miteinander. Zwischen dem kreisringförmigen unteren Kopplungsbereich 7a des Moduls 2a und dem kreisringförmigen oberen Kopplungsbereich 6b des Moduls 2b ist ein hier in Umfangsrichtung umlaufendes Schweißelement 24, insbesondere eine Schweißstange 25 gemäß WO 2011/057400 A1 zwischengeordnet. Ohne elektrische Beaufschlagung des Schweißelements 24 ist der thermoplastische Kunststoff der Schweißstange 24 noch fest, so dass die Kopplungsbereiche 7a, 6b lediglich über die Schweißstange 25 miteinander in Wirkverbindung stehen. Die Schweißstange 25 erstreckt sich vorzugsweise durchgehend über den gesamten Umfang der Kopplungsbereiche 7a, 6b. Mit elektrischer Bestromung der Schweißstange 25 verflüssigt sich der thermoplastische Kunststoff. Mit der Verflüssigung der Schweißstange 25 verringert sich ein Zwischenraum 26 zwischen den Kopplungsbereichen 7a, 6b, wobei sich der verflüssigte Kunststoff der Schweißstange 25 dann möglichst großflächig zwischen den Kopplungsbereichen 7a, 6b verteilt. Mit einer Aushärtung des Materials der Schweißstange 25 nach Beseitigung der elektrischen Beaufschlagung ist eine stoffschlüssige Verbindung der Kopplungsbereiche 7a, 6b geschaffen, wobei diese stoffschlüssige Verbindung mit dem thermoplastischen Kunststoff der Schweißstange 25 gleichzeitig zu einer Abdichtung führen kann. Durchaus möglich ist, dass zusätzliche Dichtelemente in den Kopplungsbereichen 7a, 6b vorgesehen sind. Für die Anpress- oder Fügekraft verantwortlich ist einerseits das Eingewicht des Moduls 2a, vor allem aber auch ein Beschwerungsmittel, welches in der Beschwerungstasche 21 angeordnet ist. Die Erfindung ist allerdings nicht auf den Einsatz der Schweißstange 25 wie in 3 dargestellt eingeschränkt – vielmehr kann die Erzeugung einer Anpresskraft in den Kopplungsbereichen 6b, 7a für jedwede Form der Verbindung von Modulen 2a, 2b eines Speicherbehälters 1 genutzt werden.
  • Gemäß 3 sind beide Module 2a, 2b mit einer Bodenwandung 12 ausgestattet, so dass sich in einem derart gebildeten Speicherbehälter 1 voneinander getrennte Teil-Innenräume und Teilbehälter ergeben können. Es versteht sich, dass die Bodenwandung 12 des Moduls 2a gemäß 3 nicht zwingend vorhanden sein muss.
  • Die Module 2 sind vorgefertigt in einer eckigen oder runden Querschnittsgeometrie. Die Module 2 werden passgleich übereinander gestapelt. Jedes Modul 2 kann auf nicht dargestellte Weise mit einer Dämmung, beispielsweise einem Weichschaum, einem Hartschaum, Vakuumisolierpaneelen, EPS, mit Anschlüssen oder auch mit Peripherie wie innenliegenden Wärmetauschern aus Kunststoff-, Kupfer- oder Edelstahlrohren oder -platten ausgerüstet sein. Die Module 2 können aus einem fließfähigen Kunststoff gefertigt sein, insbesondere PP, PEHD, PERT, PVC, PVDF, GFK, PA. Die Module können durch Verschweißung, Verklebung oder Laminieren von einzelnen Bestandteilen der Module zusammengebaut sein. Bevorzugt sind die Module 2 aber in einem Spritzgießverfahren oder einem Rotationsformen (auch "Rotomoulding" genannt) hergestellt. Mit einer "negativen" Form aus beispielsweise Aluminium oder Stahl kann nicht nur ein Grundkörper des Moduls 2 gefertigt werden, sondern auch eine Realisierung von Ausformungen wie Haltelaschen, Stegen und Durchführungen realisiert werden. Die Module 2 können per se eigensteif ausgebildet sein, beispielsweise durch ausreichende Wandstärken der Wandung 4 und der Abwinklungen 9 oder durch zusätzliche Rippen, und können den Druck des im Betrieb in dem Speicherbehälter angeordneten Fluids aufnehmen. Zusätzlich kann eine ergänzende außenliegende Struktur, beispielsweise eine Tragstruktur gemäß DE 10 2008 036 669 A1 , zusätzlich abgestützt und versteift sein. Eine fluid- oder wasserdichte Verbindung der einzelnen Module 2 kann insbesondere erfolgen durch Aufbringung von Klebstoff zwischen den einzelnen Modulen 2, wobei die Klebe- und Abdichtwirkung von den Parametern Anpresskraft und Zeit abhängig sein kann. Ebenfalls möglich ist, dass die wasserdichte Verbindung erfolgt durch Verschweißen der Module 2 miteinander durch implementierte Schweißelemente 24 oder Schweißstangen 25 in den Kopplungsbereichen 6, 7, wobei Parameter für die Herstellung der Verbindung die Temperatur der Schweißelemente 24, die Anpresskraft in den Kopplungsbereichen 6, 7 und die Zeit ist. Als Beschwerungsmittel findet vorzugsweise bereits das Speicherfluid Einsatz, so dass dieses nach Fertigstellung der Montage überhaupt nicht entleert werden muss. Es versteht sich, dass auch beliebige andere Beschwerungsmittel, beispielsweise Sand oder andere Feststoffe oder Festkörper, in die Beschwerungstaschen 14, 20, 21, 22 eingebracht werden können. Vorzugsweise findet als thermoplastisches Material für die Schweißstange 25 dasselbe Material Einsatz wie das Material, aus welchem die Module 2, die Wandung 4 und/oder die Abwinklung 9 gebildet ist/sind. Die Schweißelemente 24 oder die Schweißstange 25 kann beliebig an einem Kopplungsbereich 6, 7 befestigt sein oder lose auf diesen aufgelegt oder in eine entsprechende Ausnehmung eingelegt sein.
  • Die Montage eines Speicherbehälters 1 aus den Modulen 2 erfolgt wie folgt: Zunächst werden die einzelnen Module 2 in einen Innenraum oder zu einem Aufstellungsort des Speicherbehälters 1 transportiert. Es folgt zunächst die Reinigung der Kopplungsbereiche 6, 7. Die Module 2 werden mit einem Klebstoff oder einer Schweißstange 25 versehen. Dann werden die Module 2 übereinander gelegt oder gestapelt, wobei auch hierbei eine Schweißstange 25 zwischen den Kopplungsbereichen 6, 7 benachbarter Module 2 angeordnet werden kann. Dann erfolgt die Ausrichtung der Kopplungsbereiche 6, 7. Es folgt die Befüllung der Beschwerungstaschen 14, 20, 21, 22 mit einem Beschwerungsmittel. Die Verbindung der benachbarten Module 2 erfolgt durch Kleben oder Verschweißen. Erfolgt ein Verschweißen mittels einer Schweißstange 25 mit Heizdraht, muss an die Schweißstange 25 eine elektrische Spannung angelegt werden. Beispielsweise kann eine Erhitzung eines Drahts der Schweißstange 25 auf 240°C erfolgen, sofern der thermoplastische Kunststoff der Schweißstange 25 PP ist. Es erfolgt nun ein langsames Aufschmelzen des Kunststoffs der Schweißstange 25. Nach einer vorbestimmten Zeit TE erfolgt die Trennung von der Spannungsquelle. Nach einer vorgegebenen Zeit TK ist das verflüssigte Material der Schweißstange 25 unter der Anpresskraft ausgekühlt. Der Speicherbehälter 1 kann dann befüllt werden. Ggf. ist eine Entfernung des Beschwerungsmittels aus den Beschwerungstaschen 14, 20, 21, 22 erforderlich. Ggf. kann auch ergänzend eine Dichtigkeitsprüfung vor der Befüllung des Speicherbehälters 1 erfolgen. Schließlich erfolgt die Befüllung und Inbetriebnahme des Speicherbehälters 1.
  • 4 zeigt in einem Vertikal-Halbschnitt Module 2, welche jeweils mit zwei Modulelementen 30, 31 gebildet sind. Das Modulelement 30 ist als rohrabschnittsförmiges Wandungselement 32 ausgebildet. Hingegen ist das Modulelement 31 mit einem Ringelement 33 gebildet, welches einen H-förmigen Querschnitt besitzt. Zwischen den Vertikalschenkeln 34, 35 des H sind jeweils passgenau die Wandungselemente 32 aufgenommen. Durch die Beschwerungskraft, die über die Beschwerungstaschen (in 4 nicht dargestellt) erzeugt wird, werden die Wandungselemente 32 in vertikaler Richtung in die Ringelemente 33 eingepresst. Zwischen den Stirnseiten der Wandungselemente 32 und dem Horizontalschenkel 36 ist jeweils ein Schweißelement 24 angeordnet. Abweichend zu den obigen Erläuterungen können die Modulelemente 30, 31 aber auch nicht ring- bzw. zylinderförmig ausgebildet sein, sondern für die Bildung anderweitig geformter Speicherbehälter, beispielsweise für einen Speicherbehälter in der Form eines Parallelepipeds, geformt sein.
  • 5 zeigt, ebenfalls in einem Vertikal-Halbschnitt, Module 2, die hier mit einem Kasten- oder Hohlprofil 37 ausgebildet sind. Die Kasten- oder Hohlprofile 37 können über mindestens einen Anschluss 18 und/oder Auslass 19 verfügen, wie dies in 1 dargestellt ist. In 5 ist eine obere Öffnung 38 des Kasten- oder Hohlprofils 37 zu erkennen, welche sich über den gesamten Umfang erstrecken kann oder lediglich in mindestens einem Teilumfang. Über diese Öffnung 38 kann ein beschwerendes Fluid oder ein anderwweitiges Beschwerungsmittel in das Kastenoder Hohlprofil 37 eingefüllt oder eingebracht werden. Wird das Fluid über einen Auslass 19 nach der Montage und stoffschlüssigen Verbindung benachbarter Module wieder aus dem Kasten- oder Hohlprofil 37 entleert, kann für Ausbildung des Speicherbehälters 1 als thermischer Speicherbehälter in einem sukzessiven Arbeitsschritt in den Innenraum des Kasten- oder Hohlprofils 37 durch die Öffnung 38 ein Dämmmittel eingebracht werden, welches dann dauerhaft in dem Innenraum des Kasten- oder Hohlprofils 37 belassen werden kann.
  • 6 zeigt in einem Vertikal-Halbschnitt die Verbindung benachbarter Module 2 über eine Nut-Feder-Verbindung 39. Hierzu besitzt jedes Modul 2 im oberen Endbereich eine vertikalorientierte Feder 40, während die Module 2 im vertikal unteren Endbereich eine vertikal nach oben orientierte korrespondieren Nut 41 aufweisen. Ein oberes Modul 2 wird so auf ein darunter angeordnetes Modul 2 aufgelegt, dass die Feder 40 in die Nut 41 eintreten kann. Dies wird unterstützt durch eine Beschwerungskraft in einer etwaigen Beschwerungstasche. Für diese Ausgestaltung kann ein Schweißelement 24 im Bereich einer Stirnseite der Feder 40 und/oder im Bereich einer seitlichen Flanke der Feder 40 angeordnet sein, wie dies in 6 dargestellt ist. Es versteht sich, dass das Schweißelement 24 auch in der Nut 41, nämlich im Bereich des Bodens der Nut 41 und/oder einer seitlichen Flanke der Nut 41, angeordnet sein kann. Für den Fall, dass das Schweißelement 24 im Bereich einer seitlichen Flanke der Nut 41 oder Feder 40 angeordnet ist, ist es von Vorteil, wenn diese seitliche Flanke nicht vertikal orientiert ist, sondern geneigt ist, sodass sich mit der Beschwerungskraft eine Art "Keilwirkung" ergibt, infolge welcher sich im Bereich des Schweißelements 24 eine erhöhte Anpresskraft zwischen den beiden benachbarten Modulen 2 ergibt. Gemäß 6 findet im oberen Endbereich ein abschließendes Randelement 42 bzw. ein Bodenelement 43 Einsatz.
  • 7 zeigt eine anderweitige Ausbildung der Module 2 in einem Vertikal-Halbschnitt: Hier verfügen die ringartigen Module 2 über einen Querschnitt, der in erster Näherung einem h entspricht. Der lange Vertikalschenkel 44 des h bildet die Wandung 4 aus, während zwischen dem kurzen Vertikalschenkel 45 und dem unteren Endbereich des Vertikalschenkels 44 passgenau der Vertikalschenkel 44 eines darunterliegenden Moduls 2 aufgenommen ist. Die Stirnseite des Vertikalschenkels 44 des darunterliegenden Moduls 2 liegt an der Unterseite eines Horizontalschenkels 46 des h an. Das Schweißelement 24 ist wie dargestellt in einem radialen Zwischenraum zwischen den Vertikalschenkeln 44 der benachbarten Module angeordnet. Durchaus denkbar ist aber auch, dass das oder ein Schweißelement 24 zwischen der Stirnseite eines Vertikalschenkels 44 eines unteren Moduls 2 und der Unterseite des Horizontalschenkels 46 angeordnet ist. Möglich ist auch, dass die Vertikalschenkel 44 gegenüber der Vertikalen geneigt sind, sodass sich je nach Beschwerungskraft unter Ausnutzung einer Keilwirkung eine Anpresskraft zwischen den Vertikalschenkeln 44 der benachbarten Module 2 ergibt mit Verpressung des Schweißelements 24 zwischen diesen. Die Module 2 sind hierbei nicht baugleich ausgebildet – vielmehr besitzen die Module 2 in Richtung des Bodens zunehmende Durchmesser, wobei der Durchmesser jeweils um etwas mehr als die Wandstärke der Vertikalschenkel 44 zunimmt.
  • 8 zeigt eine im Wesentlichen 1 entsprechende Ausgestaltung. Allerdings sind hier Beschwerungstaschen 47 von außen zwischen die Abwinklungen 9 eingeführt, welche lose auf Aufstandsbereichen 29 aufstehen können oder auch zusätzlich durch Halteelemente an dem Grundkörper 28 der Module 2 gehalten sein können. Abwinklungen 9 benachbarter Module 2 können zusätzlich über ein klammerartiges Klemmelement 48 aneinander angepresst werden. Hierbei kann es sich bei den Klemmelementen 48 um mehrere verteilt über den Umfang angeordnete diskrete Klemmelemente 48 handeln. Ebenfalls möglich ist, dass es sich bei dem Klemmelement 48 um eine Schiene bspw. aus Edelstahl mit U-Querschnitt, der nach innen geöffnet ist, handelt.
  • Ergänzend zu der erfindungsgemäßen Erzeugung einer Beschwerungskraft kann ein weiterer Effekt zur Erzeugung einer Anpresskraft in den Kopplungsbereichen genutzt werden, der anhand von 7 erläutert werden kann. Bei dem in 7 dargestellten Füllstand ergibt sich gemäß 7 ein hydrostatischer Druck auf die Module 2, welcher für ein unteres Modul 2 größer ist als für das darüber angeordnete benachbarte Modul. Dies hat zur Folge, dass bei elastischer Ausbildung der Module 2 das untere Modul radial weiter aufgeweitet wird als das darüber angeordnete Modul. Ist das Schweißelement 24 nicht wie in 7 dargestellt zwischen den Vertikalschenkeln 44 der beiden benachbarten Module angeordnet, sondern vielmehr zwischen dem Vertikalschenkel 44 des unteren Moduls und dem Vertikalschenkel 45 des darüber angeordneten Moduls, führt die unterschiedliche radiale Aufweitung dazu, dass mit dem Befüllen der Module 2 die Anpresskraft zwischen den Kopplungsbereichen der benachbarten Module 2 und damit auch an das Schweißelement 24 vergrößert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Speicherbehälter
    2
    Modul
    3
    Längsachse
    4
    Wandung
    5
    Innenraum
    6
    Kopplungsbereich
    7
    Kopplungsbereich
    8
    Stirnfläche
    9
    Abwinklung
    10
    Stirnseite
    11
    Stirnseite
    12
    Bodenwandung
    13
    Deckenwandung
    14
    Beschwerungstasche
    15
    Öffnung
    16
    Wandung
    17
    Beschwerungstaschen-Innenraum
    18
    Anschluss
    19
    Auslass
    20
    Beschwerungstasche
    21
    Beschwerungstasche
    22
    Beschwerungstasche
    23
    Beschwerungstaschen-Innenraum
    24
    Schweißelement
    25
    Schweißstange
    26
    Zwischenraum
    27
    Haltebereich
    28
    Grundkörper
    29
    Aufstandsbereich
    30
    Modulelement
    31
    Modulelement
    32
    rohrförmiges Wandungselement
    33
    Ringelement
    34
    Vertikalschenkel
    35
    Vertikalschenkel
    36
    Horizontalschenkel
    37
    Kasten- oder Hohlprofil
    38
    Öffnung
    39
    Nut-Feder-Verbindung
    40
    Feder
    41
    Nut
    42
    Randelement
    43
    Bodenelement
    44
    Vertikalschenkel
    45
    Vertikalschenkel
    46
    Horizontalschenkel
    47
    Beschwerungstasche
    48
    Klemmelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010028752 [0003]
    • DE 102008036669 A1 [0003, 0069]
    • DE 29512343 U1 [0004]
    • WO 2011/057400 A1 [0017, 0017, 0039, 0041, 0067]
    • EP 0278768 A2 [0018]
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    • EP 2368695 A2 [0018]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • www.akatherm.com/drainage/de/pageid/drainage-akafusion-electrofusion [0018]

Claims (25)

  1. Modul (2) für einen insbesondere thermischen Speicherbehälter (1) für ein Fluid, mit einer in Umfangsrichtung geschlossenen Wandung (4) und mit einem Kopplungsbereich (6, 7), im Bereich dessen das Modul (2) stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißen, mit einem weiteren Modul koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) einen Halte- und/oder Aufstandsbereich (27; 29) für eine Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22) aufweist.
  2. Modul (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22) Bestandteil des Moduls ist.
  3. Modul (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22) fluiddicht ausgebildet ist.
  4. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kopplungsbereich (6, 7) ein mittels elektrischer Bestromung aktivierbares Schweißelement (24) oder ein Aufnahmebereich für ein Schweißelement (24) vorgesehen ist.
  5. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22) integral mit dem Modul (2) ausgebildet ist.
  6. Modul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22) abnehmbar ausgebildet ist.
  7. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Beschwerungstaschen (14; 20; 21; 22) gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.
  8. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder die Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22) in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet ist.
  9. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschwerungstasche (20; 21) außen angeordnet ist.
  10. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschwerungstasche (14; 22) innen angeordnet ist.
  11. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) in einem Spritzgussverfahren hergestellt ist.
  12. Modul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) mittels Rotationsformen hergestellt ist.
  13. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) aus PP, PEHD, PERT, PVC, PVDF, GFK oder PA hergestellt ist.
  14. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22) eine Öffnung oder ein Anschluss (18) für ein beschwerendes Fluid angeordnet ist.
  15. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Kopplungsbereich (6; 7) im Bereich einer Stirnseite (10, 11) des Moduls (2) angeordnet ist und b) der Kopplungsbereich (6; 7) von einer Stirnfläche (8) einer Wandung (4) des Moduls (2) oder von einer radial orientierten Abwinklung (9) der Wandung (4) ausgebildet ist.
  16. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsbereich (6; 7) mit einer Nut oder einer Feder ausgebildet ist.
  17. Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsbereich (6; 7) mit einer gegenüber einer vertikalen Achse geneigten Kopplungsfläche ausgebildet ist.
  18. Speicherbehälter (1) für ein insbesondere thermisches Fluid mit mindestens einem Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22) ausgestattete Modul (2) mit einem benachbarten Modul in Kopplungsbereichen (6, 7) der Module (2) verklebt und/oder verschweißt ist, wobei eine Anpresskraft in den Kopplungsbereichen (6; 7) der Module (2) zumindest teilweise mit einer in der Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22) angeordnete Beschwerungsmittel aufbringbar ist.
  19. Speicherbehälter (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen einer Beschwerungstasche (14; 22) als Speichervolumen nutzbar ist.
  20. Speicherbehälter (1) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22) ausgestattete Modul (2) und/oder ein benachbartes Modul (2) im Kopplungsbereich (6, 7) mit einem Schweißelement (24) ausgestattet ist/sind.
  21. Verfahren zur Montage eines Speicherbehälters (1) aus mehreren Modulen, wobei mindestens ein Modul (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17 ausgebildet ist, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Transport demontierter Module (2) an einen Montageort, b) Positionieren der Module (2), wobei benachbarte Module (2a, 2b) in Kopplungsbereichen (6b, 7a) aneinander anliegen, c) Befüllen mindestens einer Beschwerungstasche (14; 20; 21; 22), d) stoffschlüssiges Verbinden benachbarter Module (2a, 2b) in den Kopplungsbereichen (6b, 7a).
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das stoffschlüssige Verbinden benachbarter Module (2a, 2b) in den Kopplungsbereichen (6b, 7a) mit einem Aufbringen eines adhäsiven Mittels auf mindestens einen Kopplungsbereich (6b; 7a) erfolgt.
  23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das stoffschlüssige Verbinden benachbarter Module (2a, 2b) in den Kopplungsbereichen (6b, 7a) mit einem Erhitzen eines Schweißelements (24) erfolgt.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Befüllen des Speicherbehälters (1) mit einem Speicherfluid eine Dichtigkeitsprüfung erfolgt.
  25. Verwendung a) einer Schweißstange (25) mit einem thermoplastischen Grundkörper und einem sich in und/oder um den thermoplastischen Grundkörper erstreckenden elektrischen Heizdraht, insbesondere einer Schweißstange gemäß WO 2011/057400A1 , b) zum Verschweißen von Modulen, insbesondere Modulen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, zu einem Speicherbehälter (1).
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