DE19953492A1 - Device for temperature-controlled solar battery tapping or input comprises coaxially box-mated tubes having inner tube wall ports overlapping or registered as layer taps. - Google Patents

Device for temperature-controlled solar battery tapping or input comprises coaxially box-mated tubes having inner tube wall ports overlapping or registered as layer taps.

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Abstract

The inner (22) of two (21,22) coaxially box-mated tubes is closed off at the input end and the tubes have ports (25,25a) lined up vertical to the longitudinal axis. These ports can be moved at defined distance from above or from below from initial overlap through register point to bottom overlap either way so as to release maximum flow into inner tube or from this tube to the storage battery. The removal or charging tube can be screwed into the battery through a sleeve from above or below and the battery (3) return (24) is connected to the layerwise tapping device (20) as formed by the coaxial tubes (21,22) and their wall ports (25,25a). The interval between the ports can differ or be equal in the two tubes and the layerwise tap (20) has an adjuster drive connected to a solar layout control.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur temperaturgeregelten Entnahme und Beladung von flüssigen Medien aus oder in einen geschichteten Speicher oder dergleichen Behältnis. Es sind bereits Lade- und Entnahmeeinrichtungen für Schichtspeicher bekannt, die z. B. als Differentialrohr oder als Schichtrohr mit Klappen, Leitblenden usw. ausgebildet sind.The invention relates to a device for temperature controlled removal and loading of liquid media from or into a layered memory or the like Container. There are already loading and unloading facilities for Layered memory known, the z. B. as a differential tube or as Laminated tube with flaps, baffles, etc. are formed.

Für die Entladung ist von der Fa. KATENS-Solar, Dieselstraße 45, D 87437 Kempten, ein System bekannt, welches ein feststehendes Rohr im Speicherboden und ein übergestülptes Rohr aufweist. Beide haben gegenläufige, wendelförmige Reihenbohrungen und durch Drehung des Aussenrohres kann der Schnittpunkt der Bohrungen von unten nach oben oder umgekehrt wandern. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass große Rohr-Durchmesser im Verhältnis zu den Bohrungen benötigt werden und dass die Einrichtung fest im Speicher angeschraubt ist, was die Flexibilität einschränkt.For unloading, KATENS-Solar, Dieselstraße 45, D 87437 Kempten, a system known, which is a fixed Has tube in the storage floor and an inverted tube. Both have counter-rotating, helical row bores and by turning the outer tube, the intersection of the Hike holes from bottom to top or vice versa. This The disadvantage of the device is that the tube has a large diameter Ratio to the holes needed and that the Device is screwed tightly into the memory, what the Flexibility restricted.

Bedingt durch die geometrische Funktionsweise werden sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten bei Aus- oder Eintritt in den Speicher gefahren, was zur Wirbelbildung im Speicher führen kann.Due to the geometric functioning, very high Flow velocities when entering or leaving the Memory driven, which lead to eddy formation in the memory can.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art mit verbesserter Effektivität und einfacherer Montierbarkeit zu schaffen.The object of the present invention is a device of type mentioned with improved effectiveness and  easier to assemble.

Diese Aufgabe wird mit den in den Schutzansprüchen aufgeführten Merkmalen gelöst.This task is carried out with those listed in the protection claims Features resolved.

Die Erfindung dient der effizienten, temperaturgerechten Entnahme und Einbringung von flüssigen Medien in Schichtspeichern durch minimale geometrische Abmessungen insbesondere hinsichtlich dem Durchmesser der Rohre im Verhältnis zu der entnehmbaren Wassermenge bzw. der zu beschickenden Wassermenge. Die temperaturabhängige Medienentnahme aus einem Schichtspeicher oder einer ähnlichen Einrichtung erfolgt bei dieser Erfindung durch eine eingeschraubte oder ähnlich mechanisch lösbarer Lanze, welche mit einem Aussenrohr und einem passgenau sitzendem Innenrohr, welches sich koaxial verschieben läßt, ausgestattet ist. Das Aussenrohr und das Innenrohr sind mit Ausschnitten versehen, welche durch die koaxiale Verschraubung des Innenrohres über einen definierten Hub nacheinander Übereinstimmung erreichen und somit in verschiedenen Höhen die hydraulische Verbindung zwischen Schichtspeicher und Entnahmerohr herstellen. Die Entnahmeleistung bzw. die Einbringleistung (Volumen/Zeit) läßt sich verdoppeln durch die Anordnung der Öffnungen auf den Rohrumfang um 180° und in Koaxialrichtung um den halben Abstand versetzt. Die geometrischen Ausschnitte sind so zu wählen, dass dieselben sich gegenseitig (gegenüberliegend) nicht beeinträchtigen.The invention serves the efficient, temperature-appropriate Removal and introduction of liquid media in stratified tanks due to minimal geometric dimensions in particular in terms of the diameter of the pipes in relation to that Removable amount of water or the amount of water to be charged. The temperature-dependent removal of media from a stratified storage tank or similar device is used in this invention through a screwed or similar mechanically detachable Lance, which with an outer tube and a perfectly fitting Inner tube, which can be moved coaxially, equipped is. The outer tube and the inner tube are with cutouts provided by the coaxial screw connection of the Inner tube one after the other over a defined stroke Achieve agreement and thus at different heights hydraulic connection between stratified tank and Make the sampling tube. The withdrawal rate or the The contribution rate (volume / time) can be doubled by the Arrangement of the openings on the pipe circumference by 180 ° and in Coaxial direction offset by half the distance. The Geometric sections are to be chosen so that they are the same do not interfere with each other (opposite).

Je nach gewünschter Vorlauftemperatur kann die Entnahme ohne Beimischung von kälterem Wasser (Exergieverlust) vorgenommen und dadurch die Verfügbarkeit des Speichers erhöht werden.Depending on the desired flow temperature, the removal can be done without Colder water added (loss of exergy) and this increases the availability of the memory.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Unteransprüchen wiedergegeben.An advantageous embodiment of the invention is in the Sub-claims reproduced.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Below is the invention with its essentials Details explained with reference to the drawings.  

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Solaranlage, Fig. 1 shows a solar energy system shown schematically,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Schichtentnahmevorrichtung, Fig. 2 is a side view of a layer removal device,

Fig. 3 eine Detailansicht der Schichtentnahmevorrichtung im Bereich X der Fig. 2 und Fig. 3 is a detail view of the film removal apparatus in the area X of Fig. 2 and

Fig. 4 einen Querschnitt der Schichtentnahmevorrichtung entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 2. FIG. 4 shows a cross section of the layer removal device according to section line VI-VI in FIG. 2.

Eine in Fig. 1 gezeigte Solaranlage 1 weist in einem Förderkreislauf für ein flüssiges Wärmeträgermedium 2 einen Speicherbehälter 3, einen Sonnenkollektor 4, einen Vorratsbehälter 5 für Schutzmedium 6, ein Dreiwegeventil 7 sowie eine Umwälzpumpe 8 auf.A solar system 1 shown in Fig. 1 comprises a reservoir 3, a solar collector 4, a reservoir 5 for protective medium 6, a three-way valve 7 and a circulation pump 8 in a conveying circuit for a liquid heat carrier medium 2.

Die Umwälzpumpe ist in eine Rücklaufleitung 9 eingesetzt, die vom Speicherbehälter 3 zum Sonnenkollektor 4 führt und eine Vorlaufleitung 10 führt vom Sonnenkollektor 4 zum Speicherbehälter 3.The circulation pump is inserted in a return line 9 , which leads from the storage tank 3 to the solar collector 4 and a feed line 10 leads from the solar collector 4 to the storage tank 3 .

Die Rücklaufleitung 9 ist beim Speicherbehälter 3 an eine Schichtentnahmevorrichtung 20 angeschlossen, mittels der das im Speicherbehälter 3 temperaturgeschichtete Wasser in einer solchen Temperierung entnommen werden kann, daß die optimale Verfügbarkeit der Sonneneinstrahlung ausgenutzt werden kann. Wie gut in den Fig. 2 bis 4 erkennbar, weist die Schichtentnahmevorrichtung 20 zwei koaxial ineinander geführte, etwa vertikal in den Speicherbehälter eingesetzte Rohre 21, 22 auf (vergleiche auch Fig. 1). Die Innenhöhlung 23 des Innenrohres 22 ist an den Rücklaufanschluß 24 des Speicherbehälters 3 angeschlossen. Die beiden Rohre weisen im Verlauf ihrer Längserstreckung seitliche Wandungsöffnungen 25, 25a auf, die durch Relativbewegen der beiden Rohre in axialer Richtung wahlweise an unterschiedlichen Stellen der Längserstreckung zur Bildung von Durchtrittsöffnungen 26 in Überdeckungslage bringbar sind.The return line 9 is connected at the storage tank 3 to a layer removal device 20, by means of the temperature-stratified in the storage container 3 of water can be removed in such a temperature that the optimal availability of the solar radiation can be exploited. As can be clearly seen in FIGS. 2 to 4, the layer removal device 20 has two tubes 21 , 22 which are guided coaxially one inside the other and inserted approximately vertically into the storage container (see also FIG. 1). The inner cavity 23 of the inner tube 22 is connected to the return port 24 of the storage container 3 . In the course of their longitudinal extension, the two tubes have lateral wall openings 25 , 25 a, which can be brought into overlap position by forming the two tubes relative to one another at different points in the longitudinal extension to form passage openings 26 .

In Fig. 2 ist erkennbar, daß die Abstände der Wandungsöffnungen 25 in Längsrichtung bei dem Außenrohr größer sind als die Abstände der Wandungsöffnungen 25a bei dem Innenrohr, so daß nacheinander bei einer Verschiebung der beiden Rohre relativ zueinander in Längsrichtung, Wandungsöffnungen 25, 25a der beiden Rohre in unterschiedlichen Höhen in Überdeckungslage bringbar sind. Dementsprechend wird durch die sich überdeckenden Wandungsöffnungen gebildeten Durchtrittsöffnung 26 Wasser in der entsprechenden Schichthöhe entnommen.In Fig. 2 it can be seen that the distances between the wall openings 25 in the longitudinal direction in the outer tube are greater than the distances between the wall openings 25 a in the inner tube, so that successively with a displacement of the two tubes relative to each other in the longitudinal direction, wall openings 25 , 25 a of the two pipes can be brought into overlap at different heights. Accordingly, water in the corresponding layer height is withdrawn through the overlapping wall openings 26 formed.

In Fig. 2 ist weiterhin erkennbar, daß sich die beiden obersten Wandungsöffnungen 25, 25a in Überdeckungslage befinden und eine Durchtrittsöffnung 26 bilden, so daß in dieser Position Wasser aus dem oberen Bereich des Behälters entnommen wird. Durch entsprechendes Axialverschieben der beiden Rohre relativ zueinander kann jede der Wandungsöffnungen 25 im Außenrohr 21 in Deckungslage mit einer der Wandungsöffnungen 25a des Innenrohres 22 gebracht werden, so daß eine Wasserentnahme in der jeweils gewürichten Schichthöhe aus dem Speicherbehälter 3 möglich ist.In Fig. 2 it can also be seen that the two uppermost wall openings 25 , 25 a are in the overlap position and form a passage opening 26 , so that water is removed from the upper region of the container in this position. By corresponding axial displacement of the two tubes relative to each other, each of the wall openings 25 in the outer tube 21 can be brought into cover position with one of the wall openings 25 a of the inner tube 22 , so that water removal in the respective weighted layer height from the storage container 3 is possible.

Die Detailansicht gemäß Fig. 3 zeigt das obere Ende der Schichtentnahmevorrichtung 20 und es ist hier deutlich erkennbar, daß sich die beiden obersten Wandungsöffnungen 25, 25a in Überdeckungslage befinden, so daß hier eine Durchtrittsöffnung 26 gebildet ist. Wird das Innenrohr 22 etwas nach unten verschoben, so würde die in Fig. 3 untere Wandungsöffnung 25a des Innenrohres 22 in Überdeckungslage mit der Wandungsöffnung 25 im Außenrohr 21 gelangen, so daß dann ein Wassereintritt bei der weiter unten gebildeten Durchtrittsöffnung erfolgen würde.The detail view according to FIG. 3 shows the upper end of the layer removal device 20 and it can be clearly seen here that the two uppermost wall openings 25 , 25 a are in a covering position, so that a passage opening 26 is formed here. If the inner tube 22 is shifted somewhat downward, the lower wall opening 25 a of the inner tube 22 in FIG. 3 would come into overlap with the wall opening 25 in the outer tube 21 , so that water would then enter the passage opening formed further below.

Wie auch gut in Fig. 4 erkennbar, sind die Wandungsöffnungen 25, 25a als Radialschlitze ausgebildet, die sich über etwas mehr als einem Viertel des Rohrumfangs erstrecken.As can also be clearly seen in FIG. 4, the wall openings 25 , 25 a are designed as radial slots which extend over a little more than a quarter of the tube circumference.

Zum Positionieren der beiden Rohre 21, 22 relativ zueinander ist ein motorischer Verstellantrieb 27 vorgesehen, der, wie in Fig. 1 erkennbar, an eine Solaranlagensteuerung 28 angeschlossen ist.To position the two tubes 21 , 22 relative to one another, a motorized adjustment drive 27 is provided, which, as can be seen in FIG. 1, is connected to a solar system control 28 .

Erwähnt sei noch, daß anstatt einer Axialbewegung der beiden Rohre 21, 22 relativ zueinander auch eine Drehbewegung relativ zueinander möglich ist, wobei dann die Wandungsöffnungen in beiden Rohren in Längsrichtung gleiche Abstände aufweisen, in Umfangsrichtung zumindest bei einem Rohr jedoch versetzt zueinander angeordnete Wandungsöffnungen aufweist.It should also be mentioned that instead of an axial movement of the two tubes 21 , 22 relative to one another, a rotational movement relative to one another is also possible, in which case the wall openings in both tubes are at equal distances in the longitudinal direction, but in the circumferential direction at least in one tube has offset wall openings.

Für einen praktisch vollautomatischen Betrieb der Solaranlage ist die Steuerung 28 mit einem Außentemperaturfühler 29, einem Strahlungsfühler 30, mit der Umwälzpumpe 8, dem Dreiwegeventil 7 sowie Temperaturfühlern 31 für die Temperaturschichtung des Wärmeträgermediums im Speicherbehälter verbunden.For practically fully automatic operation of the solar system, the controller 28 is connected to an outside temperature sensor 29 , a radiation sensor 30 , the circulating pump 8 , the three-way valve 7 and temperature sensors 31 for the temperature stratification of the heat transfer medium in the storage tank.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur temperaturgeregelten Entnahme und Beladung von flüssigen Medien aus oder in geschichtete Speicher oder dergleichen Behältnisse(n), dadurch gekennzeichnet, dass zwei koaxial ineinander gesteckte Rohre (21, 22), von denen das Innenrohr (22) einseitig, stirnseitig geschlossen ist, etwa lotrecht zur Längsachse aufeinander abgestimmte, beliebige geometrische Öffnungen (25, 25a) aufweisen, welche bei koaxialer Verschiebung über die gesamte Länge der Rohre, über einen definierten Hub von oben nach unten oder umgekehrt in den einzelnen Abständen der Öffnungen, bei anfänglicher Überschneidung bis zur vollen Deckung und endender Überschneidung den Medienfluss ins Innenrohr oder aussetzend vom Innenrohr nach aussen in den Speicher freigeben.1. Device for temperature-controlled removal and loading of liquid media from or in layered storage or similar containers (s), characterized in that two coaxially inserted tubes ( 21 , 22 ), of which the inner tube ( 22 ) is closed on one side, on the front side , have any geometric openings ( 25 , 25 a) which are coordinated with one another perpendicular to the longitudinal axis and which, with coaxial displacement over the entire length of the tubes, over a defined stroke from top to bottom or vice versa in the individual distances between the openings, with an initial overlap Release the media flow into the inner tube or intermittently from the inner tube to the outside of the reservoir until full coverage and ending overlap. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entnahme- bzw. das Beladungsrohr beliebig in einem Schichtspeicher (3) über eine vorhandene Muffe im Speicher vorzugsweise vertikal von oben oder von unten einschraubbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the removal or the loading tube can be screwed in any way in a layered storage ( 3 ) via an existing sleeve in the storage, preferably vertically from above or from below. 3. Vorrichtung zur temperaturgeregelten Entnahme und Beladung von flüssigen Medien aus oder in geschichtete Speicher oder dergleichen Behältnisse(n), insbesondere für eine Solaranlage mit einem Förderkreislauf für ein flüssiges Wärmeträgermedium, wobei in dem Förderkreislauf ein Speicherbehälter sowie wenigstens ein Sonnenkollektor angeordnet und über eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung miteinander verbunden sind, sowie mit einer Pumpe zum Umfördern des Wärmeträgermediums, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (24) beim Speicherbehälter (3) an eine Schichtentnahmevorrichtung (20) angeschlossen ist, die vorzugsweise zwei koaxial ineinander geführte, etwa vertikal in den Speicherbehälter eingesetzte Rohre (21, 22) aufweist, daß die Innenhöhlung (23) des Innenrohres (22) an den Rücklaufanschluß (24) angeschlossen ist, daß die Rohre im Verlauf ihrer Längserstreckung seitliche Wandungsöffnungen (25, 25a) aufweisen, die durch Relativbewegungen der beiden Rohre (25, 25a) wahlweise an unterschiedlichen Stellen der Längserstreckung zur Bildung von Durchtrittsöffnungen (26) in Überdeckungslage bringbar sind.3.Device for the temperature-controlled removal and loading of liquid media from or into layered storage or similar containers (s), in particular for a solar system with a delivery circuit for a liquid heat transfer medium, a storage tank and at least one solar collector being arranged in the delivery circuit and via a flow line and a return line are connected to one another, and to a pump for conveying the heat transfer medium, characterized in that the return ( 24 ) in the storage container ( 3 ) is connected to a layer removal device ( 20 ), which preferably has two coaxially guided one another, approximately vertically in the Storage tank inserted tubes ( 21 , 22 ) that the inner cavity ( 23 ) of the inner tube ( 22 ) is connected to the return port ( 24 ), that the tubes have lateral wall openings ( 25 , 25 a) in the course of their longitudinal extent, which by Relativbe Movements of the two pipes ( 25 , 25 a) can be brought into the overlap position optionally at different points in the longitudinal extent to form passage openings ( 26 ). 4. Solaranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Schichtentnahmevorrichtung (20) die Abstände der Wandungsöffnungen (25 bzw. 25a) in Längsrichtung bei einem Rohr größer als bei dem anderen Rohr sind und daß die Rohre in Längsrichtung relativ zueinander verstellbar sind.4. Solar system according to claim 3, characterized in that in the layer removal device ( 20 ), the distances between the wall openings ( 25 or 25 a) in the longitudinal direction of one tube are larger than in the other tube and that the tubes are adjustable in the longitudinal direction relative to each other . 5. Solaranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungsöffnungen in beiden Rohren gleiche Abstände in Längsrichtung aufweisen und in Umfangsrichtung zumindest bei einem Rohr versetzt zueinander angeordnet sind.5. Solar system according to claim 3, characterized in that the wall openings in both pipes are equally spaced in Have longitudinal direction and at least in the circumferential direction are arranged offset to one another in a tube. 6. Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung beziehungsweise die Schichtentnahmevorrichtung (20) einen an eine Steuerung beziehungsweise Solaranlagensteuerung (28) angeschlossenen, motorischen Verstellantrieb (27) aufweist.6. Solar system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device or the stripping device ( 20 ) has a motorized adjustment drive ( 27 ) connected to a control or solar system control ( 28 ).
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