DE19816037A1

DE19816037A1 - Water storage tank in heaters, with container and riser-pipe

Info

Publication number: DE19816037A1
Application number: DE19816037A
Authority: DE
Inventors: Horst Kippenbrock
Original assignee: SOLAR DIAMANT SYSTEMTECHNIK GM
Current assignee: SOLAR DIAMANT SYSTEMTECHNIK GM
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-14

Abstract

The riser pipe (2) conducts water heated by an external heater and flowing in at the bottom. Outlets (6) spaced apart at the sides have temperature dependent elements in the form of two slide pieces (9) sliding along horizontal guides and affecting through-flow. With a temperature difference between the inside (I) and outside (A) of the riser pipe, the elements are closed, and with the same temperature the elements are open on both sides. Each of the two slide pieces has a through-passage (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserspeicher nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a water reservoir according to the preamble of claim 1.

Ein Wasserspeicher dieser Art ist in der DE 43 01 723 C2 dargestellt und beschrieben. Er hat die Form eines stehenden Behälters, in welchem ein Standrohr als Leitelement für das unten eingeführte, durch eine externe Aufheizvorrichtung erwärmte Wasser zu oberen Speicherbereichen angeordnet ist. Die Aufheizung kann durch eine beliebige Energiequelle, etwa einen Heizkessel und/oder eine Solar- bzw. Wärmepumpenanlage, erfolgen.A water reservoir of this type is shown and described in DE 43 01 723 C2. He has the shape of a standing container in which a standpipe as a guide for the water introduced below, heated by an external heating device, to the top Storage areas is arranged. The heating can be done by any energy source, such as a boiler and / or a solar or heat pump system.

Für eine Konzentration von Energie in einem kleinen Teilvolumen von solchen Wasser speichern ist das Verhindern von Verwirbelungen eine wichtige Voraussetzung. Sowohl beim Entladen als auch beim Beladen des Speichers sollten deshalb Verwirbelungen der Schichten durch störende Strömungen unterbunden werden, um die Temperaturschichtung innerhalb des Speichers nicht negativ zu beeinflussen. Solche durch Thermik entstehenden störenden Strömungen sind durch eine Einleitung der temperierten Volumenströme, etwa des Heizungsrücklaufs und/oder des solaren Vorlaufs, in eine Schicht des Speichers mit der jeweils gleichen Temperatur zu verhindern. Um diese, der jeweiligen Temperatur angepaßte Einleitung zu ermöglichen, bedarf es eines temperatursensiblen Einleitungssystems.For a concentration of energy in a small sub-volume of such water To prevent turbulence is an important requirement. Either when unloading as well as when loading the storage, turbulence should therefore be the Layers prevented by interfering currents to the temperature stratification not negatively affected within the memory. Such caused by thermals disturbing flows are due to an introduction of the tempered volume flows, for example the heating return and / or the solar flow, in one layer of the storage tank with the to prevent the same temperature in each case. Around this, adapted to the respective temperature To enable introduction, a temperature-sensitive induction system is required.

Bei der obengenannten DE 43 01 723 C2 besitzt das Standrohr seitlich in Abständen über einander angeordnete Ausströmöffnungen, durch welche das erwärmte Wasser in unter schiedlicher Höhe in den umgebenden Speicherraum ausströmen kann. In dieser Schrift ist angedeutet, daß das erwärmte Wasser im wesentlichen in der Höhe ausströmt, in der das umgebende Wasser außerhalb des Standrohres etwa die gleiche Temperatur wie im Stand rohr aufweist. Den Ausströmöffnungen sind dabei Elemente zugeordnet, welche ein Aus strömen von Wasser aus dem Standrohr zulassen, ein Hineinsaugen von kälterem Wasser in das Standrohr und dessen Transport in höhere Speicherbereiche jedoch verhindern.In the above-mentioned DE 43 01 723 C2, the standpipe is laterally spaced arranged outflow openings through which the heated water in below can flow into the surrounding storage space at different heights. In this writing is indicated that the heated water flows out essentially at the height at which the surrounding water outside the standpipe is about the same temperature as in the stand tube. The outflow openings are assigned elements which have an off allow water to flow out of the standpipe, to draw colder water in prevent the standpipe and its transport to higher storage areas.

Eine ähnliche Einrichtung ist der DE 39 05 874 C2 zu entnehmen. Dort wird den Elementen auch die Funktion zugesprochen, erst bei einer Temperaturgleichheit des Wassers beider seits die Klappe infolge der kinetischen Energie des eingespeisten, erwärmten Wassers zu öffnen, so daß dann das Wasser in den Speicherbehälter einströmen kann (Spalte 4, Absatz 3). Auf diese Weise sei sichergestellt, daß das Wasser in einer Ebene des Wasserspeichers eingeladen wird, in der im wesentlichen das Temperaturniveau des eingespeisten Wassers vorhanden ist.A similar device can be found in DE 39 05 874 C2. There is the elements also assigned the function, only when the temperature of the water of both is equal on the one hand, the flap closes due to the kinetic energy of the fed, heated water open so that the water can then flow into the storage tank (column 4, paragraph 3). In this way it is ensured that the water in one level of the water reservoir is invited, in which essentially the temperature level of the fed water is available.

Ein auf die Temperaturgleichheit auf der Innen- und Außenseite des Standrohres an sprechendes Einleitungssystem ist also schon vorgeschlagen worden. Das ist aber von den mechanischen Eigenschaften der Elemente und von der kinetischen Energie des durch strömenden Wassers abhängig und führt deshalb nicht mit Sicherheit zu einer Einspeisung des warmen Wassers in den Speicherbehälter, nur bei vorhandener Temperaturgleichheit innerhalb und außerhalb des Standrohres.One on the temperature equality on the inside and outside of the standpipe speaking introductory system has already been proposed. But that's from the mechanical properties of the elements and of the kinetic energy of the flowing water and therefore does not lead to a feed-in with certainty of the warm water in the storage tank, only if the temperature is the same inside and outside the standpipe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein temperatursensibles Einleitungssystem zu schaffen, mit dem das Einströmen des warmen Wassers nur bei Temperaturgleichheit auf der Innen- und Außenseite des Standrohres garantiert wird.The invention has for its object to a temperature-sensitive induction system create with which the inflow of warm water only when the temperature is the same the inside and outside of the standpipe is guaranteed.

Der erfindungsgemaße Wasserspeicher besitzt die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale.The water reservoir according to the invention has those mentioned in claim 1 Characteristics.

Die bisherigen Elemente, deren Funktionsfähigkeit von mechanischen und statischen Ge gebenheiten abhängig war, wurden durch temperaturabhängig zu verstellende Elemente ersetzt, und zwar durch solche, die bei Temperaturdifferenz auf der Innen- und Außenseite des Standrohres in Verschlußstellung sind. Dadurch ist garantiert, daß das aufgeheizte Wasser nur bei Temperaturgleichheit in den Speicherbehälter einströmt und daß die nach teiligen Verwirbelungen des Speicherwassers vermieden werden.The previous elements, their functionality of mechanical and static Ge was dependent on the temperature-dependent elements to be adjusted replaced by those with temperature differences on the inside and outside of the standpipe are in the closed position. This guarantees that the heated Water only flows into the storage tank if the temperature is the same and that after partial turbulence of the storage water can be avoided.

In der praktischen Ausführung empfiehlt es sich, daß die Elemente aus zwei in horizontalen Führungen gleitenden Schiebern bestehen, denen je ein auf der Innen- bzw. Außenseite des Standrohres angeordnetes temperatursensibles Verstellelement zugeordnet ist. Diese Schieber werden durch die Verstellelemente so verschoben, daß sie in ihrem Zusammen wirken wahlweise die angestrebte Verschluß- oder Offenstellung bewirken.In practical execution, it is recommended that the elements consist of two in horizontal Guides sliding sliders exist, each one on the inside or outside of the Standpipe arranged temperature-sensitive adjusting element is assigned. This Sliders are moved by the adjusting elements so that they are together act either the desired closure or open position.

Die beiden Schieber können so einander zugeordnet werden, daß sie sich flächig über decken. Besitzt nun jeder Schieber eine Durchbrechung, dann ist es möglich, die Schieber so anzuordnen, daß die Durchbrechungen beider Schieber nur bei Temperaturgleichheit auf der Innen- und Außenseite des Standrohres miteinander korrespondieren. In diesem Fall ist die Strömung freigegeben. Bei einer Temperaturdifferenz sind die Schieber infolge der Ver stellung durch die temperatursensiblen Stellelemente hingegen so verschoben, daß die Durchbrechungen dann durch die jeweils gegenüberliegende Schieberfläche verschlossen sind. Das Ausströmen wird garantiert verhindert.The two sliders can be assigned to each other so that they are flat across cover. If each slide now has an opening, then it is possible to do so to arrange that the openings of both sliders are only at the same temperature on the The inside and outside of the standpipe correspond to each other. In this case it is Flow released. If there is a temperature difference, the slides are due to the Ver position shifted by the temperature-sensitive control elements, however, so that the Openings are then closed by the opposite slide surface are. The leakage is guaranteed to be prevented.

Für den vorgesehenen Einsatzzweck verwendet man als temperatursensible Verstellelemente vorzugsweise bekannte Flüssigkeits-Dehnstoffelemente, wie sie etwa bei Thermostatven tilen an Heizkörpern problemlos eingesetzt werden. Diese besitzen einen Behälter für einen geeigneten flüssigen Dehnstoff mit einem integrierten Metallbalg, mit dem ein dauerhaft absolut dichtes System zu erzielen ist. In diesem Metallbalg sitzt ein auf den betreffenden Schieber einwirkender, durch eine Druckfeder vorgespannter Kraftübertragungsstab. Die Vorspannung unterstützt die Bewegung des Stabes in den Behälter hinein und er sorgt für eine Druckerhöhung im Inneren des Behälters, die zu einem Anstieg der Siedetemperatur der Dehnstoffflüssigkeit führt. Der temperatursensible Einsatzbereich der Flüssigkeit kann dadurch erweitert werden. For the intended use, temperature-sensitive adjustment elements are used preferably known liquid expansion elements, such as those found in thermostats til be used on radiators without any problems. These have a container for one suitable liquid expansion material with an integrated metal bellows, with which a permanent absolutely tight system can be achieved. One sits on the relevant one in this metal bellows Slider acting force transmission rod pre-tensioned by a compression spring. The Preload supports the movement of the rod into the container and it ensures an increase in pressure inside the container, which leads to an increase in the boiling temperature which leads to expansion fluid. The temperature-sensitive area of application of the liquid can thereby be expanded.

Flüssigkeitsdehnstoffelemente der beschriebenen Art bieten den großen Vorteil, daß sie eine große Kraft ausüben können. Dieser Kraft entsprechend kann die Druckfeder für das Zu rückschieben ausgelegt werden. Dadurch ist eine präzise Bewegung der Schieber in beiden Richtungen auch bei eventuell auftretenden Verschmutzungen gewährleistet.Liquid expansion elements of the type described offer the great advantage that they are can exert great strength. According to this force, the compression spring for closing push back. This enables a precise movement of the slide in both Directions also guaranteed in the event of contamination.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt:The drawing shows exemplary embodiments of the invention. It shows:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Anlage mit einem Wasserspeicher und einer externen Aufheizvorrichtung, Fig. 1 shows the schematic structure of a system with a water tank and an external heating device,

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch die Wand des Standrohres im Bereich einer der seitlichen Ausströmöffnungen, Fig. 2 shows a horizontal section through the wall of the upright tube in the region of one of the lateral outlet openings,

Fig. 3 die Ansicht X aus Fig. 2, Fig. 3 is the view X of Fig. 2,

Fig. 4a, 5a und 6a drei mögliche Schieberstellungen bei einer Darstellung nach Fig. 2 und FIG. 4a, 5a and 6a, three possible positions slide in a representation according to FIG. 2 and

Fig. 4b, 5b und 6b die Draufsicht auf die Fig. 4a, 5a und 6a. FIG. 4b, 5b and 6b, the top view of the Fig. 4a, 5a and 6a.

Der Wasserspeicher hat die Form eines stehenden Behälters 1 mit einem zentralen Standrohr 2. Das in einer externen Aufheizvorrichtung 3 erwärmte Wasser wird mittels einer Umwälzpumpe 4 durch den Speicherrücklauf 5 unten in das Standrohr 2 gefördert. Es strömt durch die Ausströmöffnungen 6 in den Wasserraum 7, um diesen durch den Speichervorlauf 8 wieder zu verlassen. Nähere Einzelheiten, wie etwa der Wasserzu- und -ab lauf sind nicht beschrieben, da sie für das Wesen der Erfindung keine Bedeutung haben.The water reservoir has the shape of a standing container 1 with a central standpipe 2 . The water heated in an external heating device 3 is conveyed by means of a circulation pump 4 through the storage return 5 below into the standpipe 2 . It flows through the outflow openings 6 into the water space 7 in order to leave the water space 8 again. Further details, such as the water supply and drain are not described because they have no significance for the essence of the invention.

Den Ausströmöffnungen 6 sind jeweils zwei Schieber 9 mit Durchbrechungen 10 zugeord net, die in horizontalen Führungen 11 gleiten. Jedem Schieber 9 ist ein Dehnstoffelement 12 als temperatursensibles Verstellelement zugeordnet, das den betreffenden Schieber 9 tempe raturabhängig verstellt. Das Dehnstoffelement 12 besteht aus einem mit einem geeigneten flüssigen Dehnstoff gefüllten Behälter 13 mit einem integrierten Metallbalg 14 und einem durch eine Druckfeder 15 vorgespannten, auf den Schieber 9 einwirkenden Kraftüber tragungsstab 16.The outflow openings 6 are each two slides 9 with openings 10 zugeord net that slide in horizontal guides 11 . Each slider 9 is assigned an expansion element 12 as a temperature-sensitive adjusting element that adjusts the slider 9 in question depending on the temperature. The expansion element 12 consists of a filled with a suitable liquid expansion container 13 with an integrated metal bellows 14 and a biased by a compression spring 15 , acting on the slide 9 force transmission rod 16th

Eines der beiden Dehnstoffelemente 12 sitzt auf der Innenseite I und das andere auf der Außenseite A des Standrohres 2. Je nach der vorliegenden Temperatur auf dieser oder jener Seite ergibt sich eine unterschiedlichen Schieberstellung. Fig. 4a + 4b zeigt die Stellung, wenn das Einleitungswasser wärmer ist als der Speicherinhalt. Bei Fig. 5a + 5b ist hingegen das Einleitungswasser kälter. Bei gleicher Temperatur auf beiden Seiten ergibt sich die Schieberstellung gemäß Fig. 6a + 6b. Die beiden Durchbrechungen 10 korrespondieren mit einander. Es kann warmes Wasser in den Wasserraum 5 hineinströmen.One of the two expansion elements 12 sits on the inside I and the other on the outside A of the standpipe 2 . Depending on the current temperature on this or that side, there is a different slide position. Fig. 4a + 4b shows the position when the inlet water is warmer than the storage content. In Fig. 5a + 5b, however, the introduction of water is colder. At the same temperature on both sides, the slide position according to FIGS. 6a + 6b results. The two openings 10 correspond to each other. Warm water can flow into the water space 5 .

Durch die Tatsache, daß das Einleiten von erwärmtem Wasser nur bei Temperaturgleichheit erfolgen kann, kann die Fließgeschwindigkeit im Standrohr hoch gewählt und dessen Quer schnitt gering bemessen werden. Das Einleitungssystem kann in der Großanlagentechnik auch die Funktion eines Rücklaufwächters übernehmen. Dieser verhindert, daß wärmeres Wasser über den Rücklauf in den Speicher einströmt als dort vorhanden ist und schließt damit die Beladung des Speichers mit Wärmeenergie aus dem Rücklauf aus. Mit den er findungsgemäßen Verschlußelementen wird das Einleiten von Wasser in diesem Fall ver hindert. Der Einsatz eines teuren Rücklaufwächters kann entfallen.Due to the fact that the introduction of heated water only when the temperature is the same can take place, the flow rate in the standpipe can be chosen high and its cross be measured small. The single-line system can be used in large-scale systems also take on the function of a backflow monitor. This prevents warmer Water flows into the storage tank via the return flow as is there and closes thus loading the store with thermal energy from the return line. With him closure elements according to the invention, the introduction of water in this case ver prevents. The use of an expensive return flow monitor can be omitted.

Claims

1.Water storage in heating systems, such as hot water or buffer storage, in the form of a standing container ( 1 ) with a standpipe ( 2 ) as a guiding element for water which is introduced at the bottom and is heated by an external heating device ( 3 ) with outflow openings arranged laterally at intervals ( 6 ), which elements are assigned to influence the flow, characterized in that the elements are to be adjusted depending on the temperature in such a way that when there is a temperature difference on the inside (I) and the outside (A) of the standpipe ( 2 ) in the closed position and at the same temperature both sides are in the open position.

2. Water reservoir according to claim 1, characterized in that the elements of two in horizontal guides ( 11 ) slide the slides ( 9 ), each one on the inside (I) or the outside (A) of the standpipe ( 2 ) arranged temperature-sensitive adjusting element is assigned, and which in their interaction cause either the closed or open position.

3. Water reservoir according to claims 1 and 2, characterized in that each of the two slides ( 9 ) has an opening ( 10 ), the openings ( 10 ) of both slides ( 9 ) only when the temperature on the inside (I) and the The outside (A) of the standpipe ( 2 ) correspond to one another, while if there is a temperature difference on both sides they are covered by the opposite slide surface.

4. Water reservoir according to claims 1 and 2, characterized in that the temperature-sensitive adjusting elements as known expansion elements ( 12 ), each with a container ( 13 ) for a suitable liquid expansion material, an integrated metal bellows ( 14 ) and a compression spring ( 15 ) biased, on the relevant slide ( 9 ) acting force transmission rod ( 16 ).