DE2602703B1

DE2602703B1 - Elektrischer nachtstromspeicher mit einem wasserdampferzeuger

Info

Publication number: DE2602703B1
Application number: DE19762602703
Authority: DE
Inventors: Hans Engelbrecht
Original assignee: Ame Technik Arendt Mildner & E
Current assignee: Ame Technik Arendt Mildner & E
Priority date: 1976-01-24
Filing date: 1976-01-24
Publication date: 1977-08-04
Also published as: DE2602703C2

Description

Zwei Ausführungsbeispiele des elektrischen Nachtstromspeichers gemäß der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas näher veranschaulicht. In der Zeichnung zeigen in rein schematischer Weise: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Speichers mit Wasserdampferzeuger gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen waagerechten Schnitt längs der Linie ll-ll in Fig. 1,
F i g. 3 einen senkrechten Teilschnitt in vergrößertem Maßstab der Anordnung nach Fig. 1, F i g. 4 einen senkrechten Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des Speichers mit Wasserdampferzeuger gemäß der Erfindung, F i g. 5 einen waagerechten Schnitt längs der Linie V-Vin Fig. 4.
Die F i g. 1 der Zeichnung zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform des elektrischen Nachtstromspeichers mit Wasserdampferzeuger.
Mit 1 ist ein Behälter bezeichnet, welcher das Speichermedium 2, z. B. ein schmelzbares Salz oder ein Salzgemisch, aufnimmt. Der Behälter 1 wird dabei von einem im Querschnitt quadratischen Block 3 aus Gußeisen u. dgl. umgeben.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Blockes 3 elektrische Heizvorrichtungen, z. B. Heizstäbe 4 gelagert, die zweckmäßig mit Nachtstrom versorgt werden.
Die dabei entstehende Wärme wird namentlich durch Wärmeleitung an das Speichermedium 2 abgegeben.
Den oberen Abschluß des Behälters 1 bildet eine Platte 5, welche von einem gewölbten oder geraden Boden 6 überspannt wird. Der dazwischenliegende Raum ist als Dampf- und Kondensatsammler vorgesehen, wobei der Dampf über die Dampfleitung 7 einem oder mehreren Verbrauchern zugeführt wird, während das Kondensat über die Leitung 8 in den Dampf- und Kondensatsammler eingeleitet wird, der von dem Boden 6 und der Platte 5 eingeschlossen wird.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besteht der Verdampferraum aus Röhren 9, 10, die mit unterschiedlichen Längen e,, ei in das Speichermedium 2 eintauchen. Der Übersichtlichkeit halber zeigt die F i g. 1 bis 3 lediglich zwei Rohrtypen mit unterschiedlichen Längen 11, 12. Selbstverständlich können auch Rohre mit zahlreichen Längenstaffeln eingesetzt werden.
Wie die Zeichnung deutlich zeigt, sind die Rohre 9, 10 mit ihren dem Dampf- und Kondensatsammler zugekehrten Enden 9a, 10a durch die Platte 5 hindurchgeführt. Dabei erfolgt die Einführung des Kondensates in diese Rohre 9, 10 durch Überlauf aus dem Kondensatsammler in der Weise, daß die Rohre 9, 10 nach Maßgabe ihrer Eintauchtiefe ei, e2 zeitlich gestaffelt beaufschlagt werden. Dazu sind die in den Dampf- und Kondensatsammler hineinragenden Enden fi, f2 der Rohre 9, 10 so bemessen, daß das kürzeste Rohrende fi dem Rohr 9 mit der kleinsten Eintauchtiefe el zugeordnet ist, während das oder die längeren Rohrenden f2 dem Rohr 10 bzw. den Rohren mit den längeren Eintauchtiefen ei zugeordnet sind.
Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 3 sind die Rohre 9, 10 U-förmig ausgebildet.
Hingegen sind die Rohre 11 bis 13 der Verwirklichungsform nach den F i g. 4 und 5 geradlinig ausgebildet und am unteren Ende verschlossen. Die entsprechenden Eintauchtiefen sind mit den Bezugsbuchstaben ei bis es bezeichnet.
Die Arbeitsweise des beschriebenen elektrischen Nachtstromspeichers soll nachstehend anhand der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 3 näher erläutert werden: Das über die Leitung 8 in den unterhalb des Bodens 6 liegenden Dampf- und Kondensatsammler eingeführte Kondensat steigt so lange an, bis es in das Rohrende 9a überläuft und somit in das Rohr 9 gelangt. Die in dem Speichermedium 2 gespeicherte Wärme wird dabei an das Kondensat abgegeben, so daß der entstehende Dampf nach oben steigt und über die Dampfleitung 7 den Verbrauchern zugeführt wird. Die Wärme wird also bei der Entspeicherung zunächst nur aus dem oberen Teil des Speichermediums 2 abgeführt. Erst nach dem Erstarren der oberen Schicht und bei weiterer fortschreitender Entladung des Speichers steigt der Kondensatspiegel im Dampf- und Kondensatsammler so weit an, daß das Kondensat in das Rohrende 10a gelangt und von der Wärme des Speichermediums 2 in Dampf umgewandelt wird. Durch den Wärmeentzug in diesem Bereich werden die tieferen Schichten des Speichermediums 2 zum Erstarren gebracht.
Die Verwirklichungsform nach den F i g. 4 und 5 arbeitet sinngemäß in der gleichen Weise. Auch dort strömt das Kondensat zunächst in das kürzeste Rohr 11 und anschließend daran in die längeren Rohre 12 und 13.
Da der Dampf im Gegensatz zu der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 im Inneren der Rohre 11 bis 13 im Gegenstrom zu dem Kondensat fließt, hat ein jedes Rohr 11 bis 13 nur eine bestimmte, vom Rohrquerschnitt abhängige maximale Verdampfungsleistung, da ja der nach oben strömende Dampf von einer bestimmten Geschwindigkeit an ein weiteres Einströmen des Kondensates in die Rohre 11 bis 13 verhindert. Dieser selbstregelnde Effekt einer maximalen Verdampfungsleistung ist bei einer länger anhaltenden kontinuierlichen Entladung durchaus erwünscht. Bei einer mitunter geforderten, kurzzeitigen und verstärkten Entladung ist jedoch der Verwirklichungsform nach den F i g. 1 bis 3 der Vorzug zu geben.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrischer Nachtstromspeicher mit einem Wasserdampferzeuger mit einem Salz oder Salzgemisch als Speichermedium, wobei zwischen dem das Speichermedium aufnehmenden Raum und dem darüberliegenden, als Dampf- und Kondensatsammler dienenden Raum eine Platte gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsraum aus Rohren (9, 10) besteht, die mit unterschiedlichen Längen (el, e2) in das Speichermedium (2) eintauchen und mit ihren dem Dampf- und Kondensatsammler zugekehrten Aufnahmeenden (9a, 10a) zur Einführung des Kondensates in diese Rohre (9, 10) durch Überlauf durch die Platte (5) hindurchgeführt sind und daß die in den Dampf und Kondensatsammler hineinragenden Enden (f, f2) der Rohre (9, 10) unterschiedliche Längen aufweisen, derart, daß das kürzeste Rohrende (9a) dem Rohr (9) mit der kleinsten Eintauchtiefe (el) zugeordnet ist, während die längeren Rohrenden (10a) den Rohren (10) mit den längeren Eintauchtiefen (e2) zugeordnet sind.
2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (11 bis 13) geradlinig ausgebildet und am Eintauchende verschlossen sind.
3. Speicher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (9, 10) U-Form besitzen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Nachtstromspeicher mit einem Wasserdampferzeuger mit einem Salz oder Salzgemisch als Speichermedium, wobei zwischen dem das Speichermedium aufnehmenden Raum und den darüberliegenden, als Dampf- und Kondensatsammler dienenden Raum eine Platte gelagert ist.

Wärmespeicher dieser Art sind in den verschiedensten Ausführungsíormen an sich bekannt; sie werden in erster Linie dazu verwendet, billigen Nachtstrom zur Erzeugung von Wärme einzusetzen. Dabei sind Salze oder Salzgemische als Speichermedium insofern besonders günstig, als zur Wärmespeicherung nicht nur die spezifische Wärme, sondern auch die Schmelzwärme ausgenutzt werden kann mit der Folge, daß hierdurch große Wärmemengen in einem geringen Speichervolumen gespeichert werden können.

Der ständige Übergang von der flüssigen Phase zur festen Phase, und umgekehrt, beim Aufheizen des Speichers und beim Wärmeentzug bringt eine Reihe von teilweise nur schwer zu lösenden Problemen mit sich. Wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des das Speichermaterial aufnehmenden Behälters und des festen Salzes treten Spannungen auf, die in besonders krassen Fällen zur Zerstörung dieses Behälters führen können.

Eine weitere Schwierigkeit besteht in dem gleichmäßigen Entzug der Wärme aus dem aufgeheizten Salz oder Salzgemisch. Während nämlich der Wärmeübergang vom flüssigen Salz an den Verdampfer vergleichsweise gut ist, ist dieser wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit in der festen Phase vergleichsweise gering.

Die DT-OS 22 08 560 zeigt einen Wasserdampferzeuger, dessen Verdampfungsraum aus Rohren gebildet wird, die mit ihren dem Dampf- und Kondensatsammler zugekehrten Aufnahmeenden für das Kondensat durch eine Platte hindurchgeführt sind, wobei die Einführung des Kondensates in diese Rohre durch Überlauf aus dem Kondensatsammler erfolgt. Bei diesem bekannten Dampferzeuger besteht das Speichermedium aus einem Festkörper.

Die DT-PS 20 39 586 zeigt einen Speicher dieser Art, bei welchem das Kondensat in geregelter Menge dem Wasserdampferzeuger zugeführt wird. Dabei ist der Verdampfungsraum als gesondertes, in dem Wasserdampferzeuger eingesetztes kammerförmiges Element ausgebildet, wobei in diesen Verdampfungsraum eine dünne, bis zu seinem Boden reichende Rohrleitung für das Kondensat angeordnet ist. Durch den Wärmeentzug bei der Verdampfung des Kondensates erstarrt das Salz zuerst im unteren Teil des das Speichermedium aufnehmenden Behälters. Die bei weiterem Erkalten und Schrumpfen des festgewordenen Salzes entstehenden Hohlräume werden dabei durch das darüberliegende flüssige Salz so lange ausgefüllt, bis die völlige Erstarrung des gesamten Salzes u. dgl. erreicht ist.

Beim Aufheizen des im unteren Teil des Behälters entstandenen kompakten Salzkernes entstehen durch Ausdehnung des festen Salzes Spannungen, die Anlaß zu Verformung des Behältersmantels führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesen bekannten Speicher so zu verbessern, daß das Erstarren des Salzes von oben nach unten bewirkt und damit die Mängel und Unzuträglichkeiten der älteren Konstruktion in vollem Umfang beseitigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verdampfungsraum aus Rohren besteht, die mit unterschiedlichen Längen in das Speichermedium eintauchen und mit ihren dem Dampf- und Kondensatsammler zugekehrten Aufnahmeenden zur Einführung des Kondensates in diese Rohre durch Überlauf durch die Platte hindurchgeführt sind und daß die in den Dampf- und Kondensatsammler hineinragenden Enden der Rohre unterschiedliche Längen aufweisen, derart, daß das kürzeste Rohrende dem Rohr mit der kleinsten Eintauchtiefe zugeordnet ist, während die längeren Rohrenden den Rohren mit den längeren Eintauchtiefen zugeordnet sind.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Rohre geradlinig ausgebildet und am Eintauchende verschlossen. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, die Rohre U-förmig auszubilden.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme werden die Rohre nach Maßgabe ihrer Eintauchtiefe zeitlich gestaffelt beaufschlagt. Damit wird nach Maßgabe des Dampfverbrauches die Wärme der Speichermasse, also beispielsweise dem Salz bzw. der Salzmischung stufenweise von oben nach unten mit der Folge eines nach unten fortschreitenden Erstarrens dieser Schmeize entzogen. Darüber hinaus ist das Verdampfungssystem in der Lage, auch dem erstarrten, schlecht wärmeleitenden Salzblock u. dgl. die Wärme gleichmäßig zu entziehen.