DE19937985C1 - Vorrichtung zur Einschichtung von Fluiden in Behälter in Abhängigkeit von deren Dichte - Google Patents

Abstract

Bei den bekannten Warmwasserspeichern wird entweder mit mechanisch aufwendigen Mitteln oder mit ungenauen und nicht zulässig trennenden, fluiddichtenutzenden Vorrichtung versucht eine Temperaturschichtung im Speicher zu erzielen. DOLLAR A Die neue Vorrichtung ermöglicht eine nahezu beliebig feinstufig, selbstregelnde, turbulenzarme Einschichtung von Fluiden in den Behälter. Sie ist kostengünstig in der Herstellung und ohne mechanisch bewegliche, verschleißbehaftete Teile. Weiterhin ist sie einfachst an unterschiedliche Behälter- bzw. Speicherhöhen zu adaptieren. Sie ist exakt in der Zuordnung der Einschichtposition. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist drei Abschnitte auf. Aufschnitt 1 (a) ist der Hauptströmungskanal zur Führung des einzulagernden Fluids. Abschnitt 2 (b; b') dient als Trennstelle und entkoppelt das einzulagernde Fluid von dem umgebenden Speicherwasser. Abschnitt 3 (c; d) bildet die Beruhigungs- und Einströmzone mit der Aufgabe, das Fluid störungsfrei in den Speicher einzuleiten. DOLLAR A Der Hauptströmungskanal (a) weist vertikal, idealerweise gleichbeabstandet und über den gesamten Umfang des Hauptströmkanals sich erstreckende seitliche Auslässe (e) auf. DOLLAR A Abschnitt 2 (b; b'), als erfindungsgemäß wesentliche Komponente, hat als thermischer Entkoppelbereich und Trennstelle die Aufgabe, das auf- oder abströmende Fluid im Hauptströmungskanal (a) vom umgebenden Speicherbereich auf Grund der Schwerkraft und ohne bewegliche Mechanik zu trennen. Erfindungsgemäß wird ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, daß eine Warmwasserschichtung in Speichern zu gewissen Vorteilen im Vergleich zum durchmischten Speicher führen.

Um das einzuspeichernde, erwärmte Wasser in den Bereich gleicher Dichte zu leiten, wird in DE 39 05 874 C2 ein Steigrohr mit mechanischen, störanfalligen Klappenventilen an den seitlichen Öffnungen verwendet. Die Einströmrichtung ist in eine bestimmte Richtung definiert. Außerdem findet nur eine recht grobe Zuordnung, Dichte einzuspeicherndes Wasser zu Dichte Speicherwasser, also eine teilweise Vermischung statt. Dies ist die Folge relativ großer Abstände der Auslaßöffnungen.

DE 196 08 405 A1 zeigt einen senkrechten Schichtungskanal bestehend aus sich höhenbezogen, überlappenden Lamellen. Die Elemente sind an den Ecken eines rechteckigen Speichers oder freistehend als konische Zylinder, die über dünne Ketten miteinander verbunden sind, positioniert. Die Einströmrichtung aus dem Kanal in den Speicher ist durch die höhenbezogen, überlappenden Lamellen in der Art vorgegeben, daß die Strömung nicht horizontal in die naturgemäß horizontal verlaufenden Wärmeschichten im Speicherraum eintritt und somit störende Turbulenzen verursacht.

Ein Steig- beziehungsweise Sinkrohr, das sich vertikal durch den Speicher erstreckt ist in DE 197 31 351 A1 und DE 195 10 293 A1 in unterschiedlichen, gleichbeabstandeten Vertikalniveaus mittels Öffnungen zum Steig- beziehungsweise Sinkrohr umgebenden Bereich des Speichers eingeteilt und geöffnet. Die seitlichen Auslässe eines solchen Steigrohrs sind so gestaltet, daß der seitliche Austritt aus der Hauptströmung durch Prallflächen, welche eine Umlenkung seitlich ausströmenden Fluids nach unten bewirken, gebremst wird und die eine, durch Strömungsträgheit und Druck der nachströmenden Fluidsäule verursachten Einströmung kälteren beziehungsweise wärmeren Fluids in Schichten wärmeren beziehungsweise kälteren Fluids verhindert wird. Die Strömungsrichtung an der Öffnung zum Speicher in der Schicht ungefähr gleicher Dichte fährt aber zu Turbulenzen und wieder zu einer nachteiligen Störung der Schichtung.

Bekannt ist ferner aus EP 08 61 985 A1 eine Vorrichtung, die in Strömungsrichtung aus dicht aufeinanderfolgenden, beabstandeten Leitelementen besteht. Das Fluid wird, ausgehend von der Hauptströmungsrichtung im Hauptstromkanal, anfänglich in umgekehrte bis schließlich im Wesentlichen horizontale schichtparallele Strömungsrichtung am Ausgang der Ausströmkanäle geführt. Hierbei strömt das erwärmte Fluid in die Schicht mit der annähernd gleichen Dichte. Durch den schlecht geführten Kanal in Hauptströmungsrichtung entstehen hier starke Wirbelbildungen, die eine Kaltwassermitnahme und somit Vermischung im Kanal abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit bewirken. Die Trennung zwischen umgebenden Speicherwasser und sich in Hauptströmungsrichtung bewegenden Fluid funktioniert umso sicherer, je länger die abwärtsgerichteten Ausströmkanäle gestaltet sind. Dies bedeutet eine immer ungünstiger werdende Präzision bei der Einströmung in die dichteentsprechende Schicht.

DE 77 06 061 U1 zeigt ein Einleitungsrohr, das von mit sich nach unten trichterförmig erweiterten, einen geringen Abstand untereinander aufweisenden. Leitrohren umgeben ist. Jede Öffnung zwischen den Leitrohren stellt eine direkte Verbindung zum umgebenden Speicherwasser dar. Der Wärmeaustausch findet hier direkt mit dem anstehenden Speicherwasser statt. Weiterhin kann nicht ausgeschlossen werden, daß sich Wasser von der Hauptströmungsrichtung abspaltet und infolge Massenträgheit und Dichteverhältnisse im Speicherraum aufsteigt und durch Turbulenzen eine eventuell vorhandene Speicherwasser-Schichtung zerstört.

Ein Wärmespeicher in DE 296 14 764 U1 ist als hydraulische Weiche vorgesehen und zur Einspeicherung von solarer Wärme mit einem Schuppenblech ausgerüstet. Das Schuppenblech ist in seiner Wirkung gleich zu bewerten wie die Formgebung der Leitrohre in DE 77 06 061 U1.

In DE 27 51 265 A1 wird einem Tank über ein Rohr mit seitlichen Öffnungen Wärme zugeführt. Die Öffnungen sind mit seitlichen Rohren, die abwärtsorientiert sind, versehen. Die diskrete Anordnung der Öffnungen ermöglicht nur eine sehr ungenaue Zuführung von Wärme in den Bereich gleicher Dichte. Die Einleitung von erwärmtem Speicherwasser ist nur mit relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten und gerichtet möglich. Die bewegte Verteilung des, in den Speicherbereich, einströmenden erwärmten Wassers horizontal über den gesamten Querschnitt des Speichers ist mit Nachteilen bezüglich des Aufbaus und des Erhalts einer guten Temperaturschichtung verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schichtung des Fluids im Behälter, Speicher o. ä. nahezu beliebig feinstufig, gleichmäßig und turbulenzarm, damit die Energieverluste minimierbar sind, aufzubauen. Die Erfindung soll deshalb auch einen direkten Kontakt zwischen dem eingespeicherten Medium und dem einzuspeichernden Medium mit unterschiedlicher Dichte verhindern. Das einzuspeichernde Medium soll mit der Erfindung selbstregelnd, exakt in die Mediumschicht eingeleitet werden, in der die Dichten, des einzuspeichernden und des eingespeicherten Mediums, gleich sind. Die Einströmung in die naturgemäß, horizontal verlaufende Speicherschicht soll horizontal erfolgen. Außerdem soll die Vorrichtung kostengünstig realisiert werden können. Eine daraus folgende Konsequenz ist eine problemlose Adaption an unterschiedliche Behältersysteme. Weiterhin sollen keine mechanisch beweglichen, und somit verschleißbehafteter Teile Verwendung finden. Das System soll sowohl für steigende als auch fallende Volumenströme einsetzbar sein.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist drei Abschnitte auf. Abschnitt 1(a) ist der Hauptströmungskanal zur Führung des einzulagernden Fluids. Abschnitt 2 (b; b') dient als Trennstelle und entkoppelt das einzulagernde Fluid von dem umgebenden Speicherwasser. Abschnitt 3 (c; d) bildet die Beruhigungs- und Einströmzone mit der Aufgabe, das Fluid störungsfrei in den Speicher einzuleiten.

Der Hauptströmungskanal (a) weist vertikal, idealerweise gleichbeabstandet und über den gesamten Umfang des Hauptströmungskanals sich erstreckende seitliche Auslässe (e) auf.

Abschnitt 2 (b; b'), als erfindungsgemäß wesentliche Komponente, hat als thermischer Entkoppelbereich und Trennstelle die Aufgabe, das auf- oder abströmende Fluid im Hauptströmungskanal (a) vom umgebenden Speicherbereich auf Grund der Schwerkraft und ohne bewegliche Mechanik zu trennen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß als Trennstelle ein oder mehrere Sifone Verwendung finden. Im Ziel der Erfindung liegt die getrennte Führung von Fluiden unterschiedlicher Dichte beziehungsweise kalten und warmen Wassers. Erfindungsgemäß muß mindestens ein Sifontyp, entweder für Fluid höherer Dichte (b; zum Beispiel Kaltwasser) oder Fluid geringerer Dichte (b'; zum Beispiel Warmwasser) realisiert sein.

Als Sifon für Fluide mit höherer Dichte wird eine Fluidführung (b) vom Hauptstromkanal zum umgebenden Speicherfluid definiert, die bewirkt, daß Fluide mit höherer Dichte in einem Kanal oder einem Sifonsystem einen, zum Ein- und Austritt des Sifonssystems, höhenbezogen tieferliegenden Bereich vorfinden, der aufgrund der Schwerkraft bewirkt, daß sich ein Fluid mit höherer Dichte dort sammelt. Fließt in diesen Sifonbereich ein Fluid mit höherer Dichte, im Vergleich zur Dichte der Fluide der Umgebung ein, so bewirkt dies einen Verschluß durch schwerkraftverursachtes Absinken des Fluids im vorgegebenen Sifonbereich.

Als Sifon für Fluide mit geringerer Dichte wird eine Fluidführung (b') vom Hauptstromkanal zum umgebenden Speicherfluid definiert, die bewirkt, daß Fluide mit geringerer Dichte in einem Kanal oder einem Sifonsystem einen zum Ein- und Austritt des Sifonsystems höhenbezogen höherliegenden Bereich vorfinden, der aufgrund der Schwerkraft bewirkt, daß sich ein Fluid mit geringerer Dichte dort sammelt. Fliesst in diesen Sifonbereich ein Fluid mit geringerer Dichte, im Vergleich zur Dichte der fluide der Umgebung ein, so bewirkt dies einen Verschluß durch schwerkraftverursachtes aufsteigen des Fluids im vorgegebenen Sifonbereich.

Die abwechselnde Kombination des Sifons für Fluide höherer Dichte und des Sifons für Fluide geringerer Dichte sorgt mit steigender Anzahl für einen starken thermischen Verschluß. Erfindungsgemäß ist es unerheblich mit welchem Sifontyp, beginnend am seitlichen Auslass (e) des Hauptströmungskanals, der thermische Entkoppelbereich beginnt.

Abschnitt 3 ist vorteilhaft als Beruhigungs- (c) und Einströmzone (d) des Fluids in den umgebenden Speicherbereich ausgebildet. Hier wird das Fluid in seiner Strömungsgeschwindigkeit, durch den vorteilhaft radial zunehmenden Strömungsquerschnitt, weiter stark verlangsamt, laminar und horizontal in die Schicht äquivalenter Dichte eingeleitet.

Bevorzugt ist eine rotationssymetrische Ausbildung der Vorrichtung. Das in den Sifonen stehende, schlecht wärmeleitende Wasser wirkt dann als rohrzylindrische Wärmeisolationsschicht zwischen dem Fluid im Hauptströmungskanal und den umgebenden Fluidschichten anderer Dichte.

Eine dichteäqivalente Zuordnung vom Fluid im Hauptströmungskanal (a) und dem Fluid im Speicher (beispielsweise S1, S2, S3) ist durch den in der Summe horizontalen Durchtritt des Fluids durch Abschnitt 2 (b, b') der Einschichtvorrichtung möglich. Höhenbezogen kann erfindungsgemäß somit das einzuspeichernde Fluid exakt in der vertikalen Position dem Speicherbereich zugeleitet werden, in der es auch aus dem Hauptströmungskanal austritt. Sind mehrere Sifone abwechselnd nacheinander zu durchströmen, so kann auch eine höhenbezogene Abweichung möglich sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht für die Vorrichtung zur Einspeicherung von im Hauptstromkanal aufströmendem Fluid eine Mehrzahl von in Hauptströmungsrichtung dicht aufeinanderfolgenden, beabstandete Sifonelemente vor. Die Sifonelemente sind vorzugsweise rotationssymetrisch ausgebildet. Die innere zentrale Öffnung (o) der Sifonelemente bildet die Führung des einzulagernden Fluids.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen eingehend erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1/2 eine erste Ausführungsform der Sifonelemente

Fig. 3/4/5/6 eine bevorzugte Ausführungsform der Sifonelemente

Fig. 7/8 eine weitere bevorzugt Ausführungsform der Sifonelemente

Fig. 9/10 eine Anordnung von erfindungsgemäßen Sifonelementen in einem Speicherbehälter

In Fig. 1/2 sind mehrere in vertikaler Richtung aufeinanderfolgende Sifonelemente (se) skizziert, die rotationssymetrisch ausgebildet und konzentrisch zu einer vertikalen Kanalachse (z) angeordnet sind. Die Sifonelemente bestehen erfindungsgemäß in ihrer einfachsten Form aus einer Scheibe mit einer inneren Öffnung (o), die die Hauptströmungsrichtung bestimmt und begrenzt. Die Stege (s) sind bei den Sifonelementen (se) so angeordnet, daß sich bei der Kombination mehrerer, mindestens zweier Sifonelemente ein sich darin einschließender Sifon (b oder b') bildet. Die Ausprägung des Sifons (b, b') ist nicht zwingenderweise direkt am Hauptströmungskanal (a) erforderlich. Der Radius der Öffnung (o), der Abstand der Sifonelemente (11) und der Radius der Sifonelemente (12) ist entsprechend des zu erwartenden Fluidstroms im Hauptströmungskanal zu dimensionieren. Die Sifonelemente haben gegenüber den übrigen Dimensionen der Vorrichtung eine geringe Wandstärke, so daß das durch die Vorrichtung beanspruchte Volumen nahezu vollständig für die Fluidströmung zur Verfügung steht. Die Wandstärke richtet sich nach den statischen Erfordernissen, so daß die Wandungsstärke vorteilhaft im Bereich 0,5 mm bis 50 mm liegt. Die Sifonelemente (se) weisen einen Radius (12) auf, der sich aus 12 < 13 ergibt. Je größer der Radius 12 ist, umso störungsärmer, also laminar, horizontal und mit geringer Strömungsgeschwindigkeit strömt dann das Fluid in den umgebenden Speicherbereich in die Schicht äquivalenter Dichte. Fig. 1/2 unterscheiden sich dadurch, daß Fig. 1 einen Sifon ausprägt für Fluide höherer Dichte und Fig. 2 einen Sifon ausprägt für Fluide geringerer Dichte. Grundsätzlich ist die Hauptströmungsrichtung in den Vorrichtungen aus Fig. 1 und Fig. 2 entweder vertikal steigend oder fallend frei wählbar. Den Vorrichtungen nach Fig. 1 und Fig. 2 kann die Hauptströmungsrichtung im Hauptströmungskanal (a) frei zugeordnet werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 und Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 und Fig. 2 dadurch, daß ein weiterer Sifon mit komplementärer Wirkung in der Strömungsrichtung vom Hauptströmungskanal in den Speicherbereich folgt. Ein vom Hauptströmungskanal (a) in den Speicherbereich austretendes Fluid muß immer mindestens einen Sifon für Fluide mit höherer Dichte (b) und ein Sifon für Fluide mit einer geringeren Dichte (b') durchlaufen. Die Reihenfolge ist, entsprechend Fig. 5 und Fig. 6, hierbei unerheblich. Erfindungsgemäß kann eine beliebige Anzahl von Sifonen mit abwechelnd bestimmungsgemäß für Fluide mit höherer Dichte und für Fluide mit geringerer Dichte aufeinander folgen, um eine zuverlässige Trennung zwischen strömendem Fluid im Hauptströmungskanal (a) und umgebenden Fluid im Speicherbereich zu erhalten.

In Fig. 7 und Fig. 8 weisen die Sifonelemente einen kontinuierlichen Kurvenverlauf im Abschnitt 2 (b, b') auf. Der an jeder Stelle differenzierbare Kurvenverlauf der Sifonelemente unterstützt die laminare Strömung des Fluids bereits in den Sifonbereichen (b; b'). Die Sifonbereiche entstehen erfindungsgemäß beispielsweise durch die Aneinanderreihung mehrerer Sifonelemente (se).

Fig. 10 zeigt schematisch eine Anordnung mit 4 erfindungsgemäßen Vorrichtungen in einem Speicherbehälter (sp), wobei die Vorrichtung v2 und v4 für steigende und v1 und v3 für fallende Volumenströme vorgesehen sind. Der Speicherbehälter (sp) kann eine beliebige Form haben und beispielsweise als zylindrischer Tank ausgebildet sein mit einer Höhe, die vorzugsweise größer ist als der Durchmesser des Tanks. Auch viereckige Querschnitte sind möglich und die oberen und unteren Endwände können eben oder gewölbt sein. Die Einschichtvorrichtung (v2) wird von einem, durch ein am Heizelement (he2) auf eine Temperatur mit der Dichte (s2') erhitztes Fluid (w2) vertikal im Hauptströmungskanal (a) aufsteigend durchflossen. Weist der Speicher (sp) eine Dichteschichtung eines Fluids entsprechend Dichte Fluid S1 < Dichte Fluid S2 < Dichte Fluid S3 auf, so steigt es bis maximal an die Schichtgrenze zum Fluid mit der Dichte S1 auf. Im Speicherbereich mit der Dichte S3 findet keine Einströmung von im Hauptstromkanal befindlichen Fluids in den umgebenden Speicherbereich oder umgekehrt statt, da hierbei, ausgehend vom Hauptstromkanal zum umgebenden Speicherbereich zuerst das Sifon ihr Fluide mit höherer Dichte durchströmt werden müsste. Da nun das Sifon für das aufsteigende Fluid S2' eine Sperre darstellt, ist die Ausströmung physikalisch nicht möglich. Einströmen vom Fluid des umgebenden Speicherbereichs mit der Dichte S3 ist physikalisch ebenfalls nicht möglich, da hier in der Strömungsrichtung Speicherbereich zum Hauptströmungskanal zuerst ein Sifon für Fluide mit höherer Dichte durchströmt werden müsste. Das Fluid S2' wird aufgrund der Dichteunterschiede bis in den Speicherbereich äquivalenter Dichte bewegt, dort ist die Wirksamkeit des dichteabhängigen Verschlusses der konstruktiven Sifone ausser Kraft. Bei Dichtegleichheit zwischen Fluid im Hauptströmungskanal und umgebenden Speicherbereich fließt das Fluid, ausschließlich durch den Strömungswiderstand der Sifonelemente gebremst, laminar, mit geringer Geschwindigkeit und horizontal in die naturgemäß horizontale Schicht äqivalenter Dichte vom Hauptströmungskanal in den umgebenden Speicherbereich. Ein Aufsteigen des Fluids S2' in den Bereich der Dichte S1 ist nicht möglich, da in diesem Bereich das Fluid S2' einen negativen Auftrieb erführe.

Wird das Fluid (w1) durch das Kühlelement (he1) abgekühlt strömt es mit der Dichte S3' vertikal sinkend in den Hauptströmungskanal der Vorrichtung (v1). Das im Hauptströmungskanal sinkende Fluid S3' ist analog zur Situation in (v2) im Bereich des Fluids des umgebenden Bereichs mit der der Dichte S2 getrennt geführt, da im Bereich S2 vom Hauptströmungskanal zum umgebenden Speicherbereich zuerst ein Sifon für Fluide höherer Dichte als Sperre für das sinkende Fluid mit der Dichte S3' wirkt. Der Eintritt von Fluid S1 in den Hauptströmungskanal ist physikalisch ebenfalls nicht möglich, da hier ein Sifon für Fluide mit höherer Dichte durchströmt werden müsste. Das Fluid strömt im Bereich äquivalenter Dichte in den umgebenden Speicherbereich.

Die Vorrichtungen (v4) und (v3) werden über die Öffnungen (e1) bzw. (e2) gespeist. Das beispielsweise durch externe Wämequellen oder Wärmesenken eingeleitete Fluid wird mittels den Vorrichtungen (v4) und (v3) störungsarm in den Speicher eingetragen. Die Entnahme von Speicherwasser ist ebenfalls durch die Vorrichtungen (v4) und (v3) möglich. Hierbei kann an der Öffnung (e1) Speicherfluid über die untersten Sifonelemente von (v4) und an der Öffnung (e2) Speicherfluid über die obersten Sifonelemente von (v3) abgezogen werden.

Ein Speicher nach Fig. 9 wird ausschließlich von ausserhalb des Speichers angeordneten Wärmequellen und Wärmesenken gespeist. Beispielsweise können externe Plattenwärmetauscher die Wärmeenergie von Fernwärmenetzen und Solaranlagen oder Heizkesseln dem Speicher energiebehaftete Volumenströme, die dichteabhängig eingeschichtet werden sollen, zuführen.

Für den Aufbau der Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Sifonelementen können die Sifonelemente bereits selbst Abstands- und Befestigungselemente zum Zusammenbau ohne Hilfskonstruktionen aufweisen. Diese können sowohl als lösbare, als auch unlösbare Verbindungen ausgestaltet sein. Es kann jedoch auch eine zentrale und/oder eine am äußeren Rand ansetzende Trägerkonstruktion, welche jedoch die Fluidströmung nicht nennenswert behindern soll, zur Halterung der Sifonelemente eingesetzt werden. Beispielsweise können drei um 120° versetzte Gewindestangen mit Distanzhülsen, die entweder bereits mit dem Sifonelement verbunden sind, oder als Einzelelemente ergänzt werden, durch drei Öffnungen im äußeren Sifonelementbereich geführt, zur Fixierung aller Elemente einer Vorrichtung verwendet sein. Die Abstands- und Befestigungselemente und Konstruktionen sind vorteilhaft aus dem gleichen Material realisiert, wie die Sifonelemente selbst.

Die Sifonelemente sind vorteilhaft aus schlecht wärmeleitendem Material ausgestaltet. Die Vorrichtung kann aus einzelnen Sifonelementen oder aber auch als Ganzes gefertigt sein.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß unter Ausnutzung der Schwerkraft eine getrennte Führung von Fluiden mit unterschiedlichen Dichten möglich ist. Der Trenneffekt kann nahezu beliebig verstärkt werden, dadurch, daß eine Vielzahl der erfindungsgemäßen Sifone durch die Sifonelemente ausgeprägt sind, die vom Hauptströmungskanal (a) in Richtung umgebenden Speicherbereich und umgekehrt vom Fluid zu durchströmen sind. Die Erfindung ermöglicht weiterhin eine Zuführung von einem Fluid im Hauptströmungskanal (a) mit einer bestimmten Dichte in die Schicht des umgebenden Speicherfluids mit der äquivalenten Dichte. Hierbei ist die Zuordnung besonders exakt, da der Austritt aus dem Hauptströmungskanal (e) und der Austritt in den umgebenden Speicherbereich (d) im Wesentlichen höhenbezogen gleich ist. Hieraus ergibt sich ein besonders störungsarmer Eintrag von Fluiden in den Speicherbereich, der noch unterstützt wird durch den sich radial vergrößernden Einströmungsquerschnitt und den richtungsweisenden Einströmbereich (c; d). Die Fließrichtung im Hauptströmungskanal (a) kann beliebig sein. Die Erfindung beinhaltet keine mechanisch beweglichen Teile, ist somit nicht wartungsanfällig und benötigt keine elektronische Intelligenz zur Steuerung und Regelung. Die Erfindung ist grundsätzlich in Verbindung von jeder Art von Fluiden einsetzbar. Die Einsatzbereiche erstrecken sich beispielsweise auf die Heizungs- und Solartechnik. Hierbei können Behälter und Speicher in jeder Größenordnung unter Druck stehend oder drucklos bedient werden. Insbesonder ist der Einsatz in großen Jahres- oder Saisonalspeichern vorteilhaft.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Einschichtung von Fluiden in Behälter in Abhängigkeit von deren Dichte, wobei in dem Behälter mindestens ein vertikal angeordneter Hauptströmungskanal mit seitlichen Ausströmbereichen befestigt ist, die als beliebig feinstufig, vertikal übereinander angeordnete, zueinander gleichförmigen Trennstellen mit seitlichen, sich entlang des Umfangs des Hauptströmungskanals erstreckenden Auslässen zur horizontalen Einströmung des einzuspeichernden Mediums in das bereits eingespeicherte Medium ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder zwischen Hauptströmungskanal und umgebendem Speicherbereich angeordneten Trennstelle ein zum Eintritt der Fluidströmung vom Hauptströmungskanal in die jeweilige Trennstelle und zum Austritt aus dieser Trennstelle höhenbezogen höher liegender Trennbereich oder ein zum Eintritt und Austritt der Fluidströmung höhenbezogen tieferliegender Trennbereich oder die mehrmalige, hintereinander abwechselnde Kombination aus höhenbezogen höher- und tiefer liegenden Trennbereichen, um jeder Trennstelle einen radial mäanderförmigen Verlauf zu geben, vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Trennbereich eine sich entlang des Umfangs des Hauptströmungskanals erstreckende, horizontale, scheibenförmige Platte mit einer die Hauptströmungsrichtung bestimmenden und begrenzenden mittleren Öffnung aufweist und als Sifonelement ausgebildet ist, das aus zumindest zwei voneinander beabstandeten, auf ihrem jeweiligen Kreisbogen umlaufenden, senkrechten Stegen besteht und versetzt dazu jeweils ein von der darüber angeordneten, scheibenförmigen Platte der anschliessenden Trennstelle abstehender Steg ragt und somit einen radial mäanderförmigen Verlauf ergibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der übereinander angeordneten Trennbereiche einen radial kontinuierlichen, kurvenförmigen, beispielsweise sinusförmigen Verlauf aufweist, welcher der Strömung einen turbulenzarmen, mäanderförmigen Verlauf aufprägt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sifonelemente rotationssymetrisch zur Kanalachse (z) des Hauptstromkanals (a) sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einem Heizelement (he2) oder Kühlelement (he1) derart gekoppelt ist, daß erhitztes oder abgekühltes Fluid direkt in den Hauptströmungskanal (a) der Vorrichtung für steigendes (v2) beziehungsweise sinkendes (v1) Fluid geführt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptströmungskanal und die Trennstellen aus schlecht wärmeleitendem Material sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungsstärke der Sifonelemente 0,5 mm bis 50 mm beträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Sifonelementen Abstands- und Befestigungselemente zum Zusammenbau ohne Hilfskonstruktion als lösbare oder unlösbare Verbindungen vorhanden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß drei um 120° versetzte Gewindestangen durch Bohrungen durch die Sifonelemente im äußeren Bereich geführt und die Sifonelemente mit Distanzhülsen oder Muttern auf Abstand gehalten werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sifonelemente durch eine am Rand ansetzende Hilfskonstruktion fixiert und auf Abstand gehalten werden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente aus dem gleichen Material wie die Sifonelemente bestehen.