DE1459546A1 - Fluessigkeitsenergiespeicher,insbesondere zur Speicherung von Druckwasser - Google Patents

Description

Anmelder:

ι / c η π ι ω Heinz l'hieme , Marburg/Lahn I 4 Ου Ο 4b Hollwiesenweg 52

Bezeichnung der Erfindung? Flüssigkeitsenergiespeicher,_J.nsTb§-

sondere zur Sih wasser

Beschreibung mit Patentansprüchen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckbehälter zur Speicherung von unter Druck stehenden Flüssigkeiten einschl« der für die Erzeugung des Druckes notwendigen Energie₀

Es sind Druckkessel zur Speicherung von Druckflüssigkeiten wie ZoBo W-asser und Öl bekannt, bei welchen als Energieträger zur Erzeugung des Druckes komprimierte atmosphärische Luft oder andere ideale Gase (ζ.B₀ Stickstoff) herangezogen werden, deren Drücke und Volumina sich entsprechend der im Druckkessel vorhandenen Flüssigkeitsmenge (Füllungsgrad) nach dem Boyle-Gay-Lussacschen Gesetz verändern,. Neben diesen in der Wasserversor— gungstechnik als,Hydrophore bezeichneten Druckkesseln sind zur Speicherung größerer Wassermengen drucklose Behälter üblich, welche dem erforderlichen Druck entsprechend hoch über dem Versorgung sgebiet angeordnet werden,. Aus der Differenz zwischen der geodätischen Höhenlage des Wasserbehälters und der des Versorgungsgebietes ergibt sich den Gesetzen der Schwerkraft entsprechend unterhalb des Behälters ein Flüssigkeitsdruck. Die Hochbehälter werden im bergigen und hügeligen Gelände auf einem Geländehochpunkt angeordnet, im Flachland wird dazu ein künstlicher Hochpunkt in Form eines Turmbauwerkes oder anderer ähnlicher Konstruktionen geschaffene

Als wirtschaftlichstes Mittel zur Speicherung größerer Wassejrmengen und zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes im Entnahmegebiet gilt in der Wasserversorgung der auf einem Geländehochpunkt angeordnete Hochbehälter« Der hydrostatische Druck der von ihm bereitzustellenden Wassermengen ändert sich in Abhängigkeit vom Wasserstand im Behälter nur geringfügig. Das Gesamtvolumen des Behälters wird zu 80 bis 95% als Wasserreservoir genutzt. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei einem !Eurmbehälter, wobei jedoch die Baukosten für einen Wasserturm oder andere Unterkonstruktionen erheblich sind. Diese Kosten

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müssen im Flachland entweder als unvermeidbar hingenommen werden, oder aber es muß auf eine genügend große Druckwasserreserve verzichtet und auf eine Hydrophoranlage mit praktisch bedeutungslosem Speichervermögen zurückgegriffen werden. Der Wirkungsgrad des eingangs beschriebenen Druckkessels ist trotz der üblichen Vorkompression des Gases auf den erforderlichen. Flüssigkeitsdruck sehr ungünstig, da die mögliche zu speichernde Flüssigkeitsmenge nur 15 bis 25fo des Gesamtkesselvoliimens beträgt. Dadurch verbietet sich die Speicherung größerer Wassermengen in einer Druckkesselanlage aus wirtschaftlichen Gründen von selbst» Ferner ist die in einem Druckkessel gespeicherte Flüssigkeit infolge des Arbeitsprinzips des Druckkessels nach dem Boyle—Gay-Lussacsehen Gesetz erheblichen Druckschwankungen unterworfen» Dies wirkt sich bei der Verwendung von Druckkesseln in Wasserversorgungsanlagen besonders in energiewirtschaftlicher Hinsicht nachteilig aus» Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen großen Druekwasserspei— eher unter Ausschaltung der vorstehend aufgezeigten Machteile der bisher üblichen Druckkesselanlagen und Turm-Wasserbehälter zu schaffen»

Bei dem erfindungsgerechten Flüssigkeitsenergiespeicher sind diese Mangel der bisher üblichen Speichereinrichtungen behoben. Die zu speichernde Flüssigkeit wird in einem Druckgefäß untergebracht» Zur Erzeugung des Druckes dient nicht wie bei den bisher üblichen- Druckkesseln ein ideales Gas, sondern ein Gas dessen Siedepunkt nur wenig unter, und dessen, kritische !Temperatur über der !Temperatur der zu speichernden Flüssigkeit liegt, d· h» gesättigter Dampf» Geeignet dafür sind Kältemittel, deren kritischer Druck ein mehrfaches des erforderlichen Flüssigkeitsdruckes beträgt, wie ζ,Β. Schwefeldioxyd, Methylchlorid, Difluordichlormethan ■ (Freon 12), Ammoniak u. a·· Bei Füllung des Behälters mit der Speicherflüssigkeit kondensiert, bei Entleerung verdampft das Kältemittel teilweise» Je nach Füllungsgrad des Behälters mit der Speicherflüssigkeit befindet sich ein mehr oder minder großer Teil des Kältemittels im dampfförmigen und der übrige Teil im flüssigen Zustand· Zur Vermeidung der Lösung des Kältemittels in der zu speichernden Flüssigkeit wird dieses getrennt von der Flüssigkeit in einer flexiblen Gaszelle untergebracht, welche ihrerseits innerhalb

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des Druckkessels angeordnet ist«, Die Gaszelle wird "bei von der zu speichernden Flüssigkeit sich entleerendem Kessel vom dampfförmigen Kältemittel ballonartig aufgeblasen und verdrängt, so die Speicherflü'ssigkeite Die zur Verdampfung des Kältemittels erforderliche Wärmeenergie wird der Speicherflüssigkeit entzogen· Bei Füllung des Kessels wird die infolge Kondensation des Kältemittels freiwerdende Wärmemenge der Speicherflüssigkeit mitgeteilt. Als Energieträger fungiert also nicht wie "bei den bisher üblichen Druckkesseln die im komprimierten Gas gespeicherte mechanische Energie, sondern die dem Kältemittel und der Speicherflüssigkeit innewohnende Wärmeenergie· Wärmeinhalt von Speicherflüssigkeit und Kältemittel übertragen sich wechselweise — dem Betriebszustand des Speichers entsprechend — aufeinander«, Der Wärmeaustausch zwischen beiden Medien erfolgt durch die Wände der Gaszelle und durch die Viand der Flüssigkeitszuführungsleitung· Die Höhe des Flüssigkeitsdruckes ist abhängig von der !Temperatur der Speicherflüssigkeit und der Art des Kältemittels ο Das Verhältnis vom nutzbaren Speicherraum zum Gesamtvolumen des Kessels liegt etwa bei 0,9 s 1» entspricht also etwa dem von Hochbehältern· Der erfindungsgemäße Druckkessel kann nur als» Großraumspeicher fungieren, d_o h_o der Gesamtkesselinhalt muß größer als die stündlich zugeführte oder entnommene Menge der Speicherflüssigkeit sein, da anderenfalls der Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und Speicherflüssigkeit nicht in genügend hohem Maße vonstatten geht _o Die Temperaturschwankungen des Kältemittels müssen in engen Grenzen von möglichst nicht mehr als 5 G gehalten werden, damit die Druckschwankungen 0,7 atü nach Möglichkeit nicht überschreiteno

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Abb«, 1 einen Querschnitt bei von der Speicherflüssigkeit entleertem Behälter,

Abb. 2 einen Querschnitt bei von der Speicherflüssigkeit teilgefülltem Behälter,

Abb. 3 einen Querschnitt bei von der Speicherflüssigkeit gefülltem Behälter,

Abb· 4 einen Längsschnitt bei von der Speicherflüssigkeit teilgefülltem Behälter (Schnitt nach der linie A-B der Abb* 2)„

An Hand der Zeichnung soll die Funktion des Flüssigkeitsenergiespeicners' näher erläutert werden« Im Kessel· 1 ist die Gaszelle

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Claims (1)

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   untergebracht» In der ü-aszelle befindet sich das Kältemittel, teils im flüssigen i und teils im dampfförmigen Zustand 4« Bei von der Üpeicherflüseigreit entleertem Behälter befindet sich οer überwiegende ifeil des Kältemittels im dampfförmigen Zustand (siehe Abb. 1), die Ü-aszelle ist voll mit dem dampfförmigen Kältemittel gefüllt. Die Kesselspeisung erfolgt über die flüssigkeit szufüiirungsleitung 5, wobei die iripencherflü.ssigkeit 6 die Gaszelle 2 unter höheren Druck setzt und eine Kondensation des Kältemittels erzwingt» Die dabei freiwerdende Wärmeenergie wira von der bpeicherflüsüig-.eit aufgenommen, welche dadurch eine j-'emperaturerhöliung erfährt_o Die übertragung uer Wärmeenergie vom Kältemittel auf die bpeicherflüssigkeit erfolgt durch die Wände der u-aszelle und über die v/and.der Flüssig^-eitszuführungsleitungo Die Fließricbtung der idpeicherflüssig^eit ο beim Fiü.len aes Behc'.loers durch aie kjufülirungsleituiig 5 zeigt der Pfeil 7 an_o Bei Behälter— entleerung wird diese Leitung gegeiisimiig durchströmt» Bei geringfügiger Vermin"o:'-ig des Druckeώ verc.ampft das flüssige Kältemittel und verdrängt die äpeicherflüssirkeit aus dem Ke-.sei, .uie zur Verdampfung des lvaltenittels erforderliche yärrneenergie wird der upeicherfilisGigkeit entzogen, v/elche dabei eine 'xemperaturerniedrigung erfäj.irt_o

   κ3 chut ζ an 3prüclie:

   1„ Flüssigkeitsenergiespeicher, i*i.isbesondere zur Jpeieherung von Druckv/asser, aadurch gekennzeichnet, aali der i'lüsüigkeitsdruck im Druckkessel durch den Dampfdruck eines Kältemittels erzeugt wird, wobei als iänorgietrager dieses Kältemittel und die gespeicherte Flüssigkeit dienen und deren Wärmeinhalt ausgenutzt wird.

   Z_a Flüssigkeitsenergiespeicher nach Anspruch 1, aadurch gekennzeieh? net, daß aas Kältemittel getrennt von der gespeicherten Flüssigkeit in einer flexiblen G-aszelle (2) untergebracht ist.

   3e Flüssigkeitsenergiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daii ein i'eil des Wärmeaustausches zwischen der gespeicherten Flüssigkeit und dem Kältemittel über die in den Druckkessel eingebaute Flüssigkeitszufüiiruiigsleitung vor sich gexit ο

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