DE29723274U1 - Wärmespeicher - Google Patents
WärmespeicherInfo
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Description
PATENT- UND RECHTSANWALTSSOZIETÄT Patentanwalt Dipl.-Ing. H. Schmitt
\&Lgr; &Agr;&Tgr;&Tgr;&Ggr;^&Tgr;-&Pgr;&eegr;&Ogr; St TirVoTCC Patentanwalt Dipl.-Ing. W. Maucher
, MAUtHbK ÖL· tfUKJbb Patent. und Rechtsanwalt H. Börjes-Pestalozza
Dreikönigstraße 13
Hermann Isenmann D-79102 Freiburg i. Br.
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77719 Steinach Pw0" $? ffi ?S £ S
Telefax (07 61) 70 67 76
linsen; Akie ♦ Bitte stets angebea
G 98 240 M
Gu/ck/ne
Wärmespeicher
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmespeicher mit einem
Flüssigkeits-Behälter, der zumindest einen Flüssigkeitszulauf sowie einen Flüssigkeitsablauf aufweist, wobei der Flüssigkeitszulauf
in ein den Behälter etwa vertikal durchsetzendes Verteilerrohr mündet, das in Längsrichtung beabstandete Austrittsstellen für die
Flüssigkeit aufweist.
Aus der DE 39 05 874 ist bereits ein Warmwasserspeicher mit einem
Warmwasserzuführrohr oder Verteilerrohr bekannt, daß von unten in den Speicher eingeführt ist und mit Abstand unter dem Deckel offen
endet. In vorgegebenen Abständen weist das Warmwasserzuführrohr Öffnungen auf, bei denen jeweils Klappenventile eingesetzt, sind.
Diese werden durch Einwirkung des .Differenzdruckes, der aus dem
Dichteunterschied des Wassers zu beiden Seiten der Rückschlagklappe resultiert, betätigt.
Problematisch ist hierbei unter anderem, daß diese Rückschlagklappen
wegen der sehr geringen Betätigungskräfte sehr leichtgängig sein müssen, trotzdem aber dicht schließen sollen. Zwangsläufig ergibt
sich aus der für die Funktion erforderlichen, empfindlichen
Konstruktion das weitere Problem, daß die Funktionssicherheit über 0 vergleichsweise lange Zeit auf wegen den dabei nicht auszuschließenden
Ablagerungen aus dem Wasser an den Klappen oder dem Klappenmechanismus, fraglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmespeicher mit
einem Verteilerrohr zu schaffen, das konstruktiv besonders einfach
und störunanfällig ist und daß trotzdem ein Zuführen temperierter Flüssigkeit aus dem Verteilerrohr zu einer Flüssigkeitsschicht
innerhalb des Behälters mit gleichem Temperaturniveau ermöglicht. 5
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Verteilerrohr
mehrere, längs verlaufende Kammern aufweist und daß die Kammerwände
jeweils benachbarter Kammern zumindest in einem über einen Teil ihrer LängserStreckung verlaufenden Bereich Durchtrittsöffnungen
an in Umfangsrichtung zueinander versetzten Stellen aufweisen.
Dadurch ist praktisch ein Labyrinthsystem gebildet, daß' ohne
P bewegliche Ventile auskommt und schon dadurch eine hohe Betriebssicherheit aufweist.
Die in eine innere Kammer eintretende Flüssigkeit kann hierbei innerhalb des Kammersystems je nach Temperaturniveau aufsteigen oder absinken, bevor die Flüssigkeit schließlich an vom Temperaturniveau passender Stelle in den Behälter austritt. Die thermisch bedingte Zuordnung der zugeführten Flüssigkeit zu der Flüssigkeitsschichtung im Behälter mit nach oben zunehmendem Temperaturniveau findet somit innerhalb des Verteilerrohres statt, so daß Mischungen von Wasser mit unterschiedlichem Temperaturniveau vermieden werden.
Die in eine innere Kammer eintretende Flüssigkeit kann hierbei innerhalb des Kammersystems je nach Temperaturniveau aufsteigen oder absinken, bevor die Flüssigkeit schließlich an vom Temperaturniveau passender Stelle in den Behälter austritt. Die thermisch bedingte Zuordnung der zugeführten Flüssigkeit zu der Flüssigkeitsschichtung im Behälter mit nach oben zunehmendem Temperaturniveau findet somit innerhalb des Verteilerrohres statt, so daß Mischungen von Wasser mit unterschiedlichem Temperaturniveau vermieden werden.
Erst nach entsprechender Lagezuordnung der zugeführten Flüssigkeit
an die jeweils thermisch passende Flüssigkeitsschicht im Behälter
^ durch Aufsteigen oder Absinken noch innerhalb des Verteilerrohres,
tritt die zugeführte Flüssigkeit in der passenden Höhenlage und damit in eine temperaturgleiche Flüssigkeitsschicht des Behälters
aus. Das erfindungsgemäße Verteilerrohr ist konstruktiv einfach und läßt sich auch auf einfache Weise mit vergleichsweise geringem
Aufwand herstellen.
0 Eine Aus führungs form der Erfindung sieht vor, daß das Verteilerrohr
wenigstens zwei ineinandergreifende Rohre hat, die zwischen sich einen oder mehrere Längsringspalte als Kammern aufweisen, daß das
Innenrohr ein mit dem Flüssigkeitszulauf verbundenes Flüssigkeitszuführrohr bildet und innerhalb des es umschließenden Rohres entlang
5 seiner Längserstreckung an einer Umfangsseite eine oder mehrere
Durchtrittsöffnungen hat und daß das Flüssigkeitszuführrohr
umschließende Rohr in einen nächsten Ringspalt oder den Behälter mündende, etwa auf der den Durchtrittsöffnungen des Flüssigkeitszuführrohres
gegenüberliegenden Umfangsseite befindliche Durchtrittsöffnungen aufweist.
Es läßt sich damit ein konstruktiv besonders einfaches Verteilerrohr
realisieren, wobei im einfachsten Fall zwei ineinander gesteckte Rohre vorgesehen sind. Der Außendurchmesser des Innenrohres ist
dabei so bemessen, daß zwischen der Innenwandung des Außenrohres und dem Innenrohr ein Ringspalt gebildet ist, der als Verteilerkammer
dient. In diesem Ringspalt findet die Lagezuordnung der im Innenrohr
P zugeführten Flüssigkeit an das passende Temperaturniveau im Behälter
statt. Die zugeführte Flüssigkeit tritt längs des Innenrohres an einer Seite in den Ringspalt und umströmt dann das Innenrohr, wobei
sie in Abhängigkeit ihrer Temperatur aufsteigt oder absinkt und dann an temperaturangepaßter Stelle durch die längs des Außenrohres
angeordneten Durchtrittsöffnungen auf der anderen Seite austritt.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das Verteilerrohr
0 drei koaxial ineinandergreifende Rohre aufweist, daß das mit dem
Flüssigkeitszulauf verbundene Innenrohr bei seinem inneren Endbereich
vorzugsweise umfängliche Durchtrittsöffnungen aufweist, daß das zum Innenrohr benachbarte und unter Bildung eines inneren
" Rinqspaltraumes beabstandete Zwischenrohr an einem Längsseitenbereich
etwa über die Länge des Zwxschenrohres sicherstreckende Durchtrittsstellen hat und daß das Außenrohr vorzugsweise auf einer zu den
Durchtrittsstellen des Zwxschenrohres gegenüberliegenden Seite, in den Behälter mündende, sich etwa über die Länge des Außenrohres
erstreckende Austrittsstellen aufweist.
0 Mit Hilfe des Innenrohres wird hierbei die Flüssigkeit direkt bis
etwa in die Mitte des Verteilerrohres zugeführt und tritt dort in einen ersten Ringspaltbereich zwischen Innenrohr und Zwischenrohr.
Aus diesem ersten inneren Ringspaltbereich gelangt die Flüssigkeit nach außen in einen zweiten Ringspalt zwischen Außenrohr und
5 Zwischenrohr und erst von dort in den Behälter.
Es ist somit gegenüber einer Anordnung mit nur einem Ringspalt, eine zusätzliche Labyrinthstrecke vorhanden, durch die eine sehr
genaue Höhenlageanpassung der zugeführten Flüssigkeit an die von der Temperatur her passende Flüssigkeitsschicht im Behälter erfolgt.
5
Vorteilhaft ist es, wenn das Verteilerrohr von oben in den Behälter
eingesetzt und mit diesem verbunden ist und daß der Flüssigkeitszulauf von oben in das Verteilerrohr beziehungsweise dessen Innenrohr
mündet.
Dadurch ist die Montage und Demontage des Verteilerrohres vereinfacht
und damit auch eine problemlose Inspektion selbst bei gefülltem
P Behälter möglich. Es besteht aber auch die Möglichkeit, wenndie
Platzverhältnisse es erforden, daß der Flüssigkeitszulauf von einer Seite in den Behälter geführt ist und seitlich durch das Verteilerrohr
mit dem Innenrohr verbunden ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, daß der Wärmespeicher Teil einer
Solaranlage ist und daß der Warmwasservorlauf der Solarkollektoren an das Verteilerrohr angeschlossen ist.
Gerade in Verbindung mit einer Solaranlage, bei der in der Regel
laufend Temperaturschwankungen der Flüssigkeit im Vorlauf vorhanden sind, ist der Wärmespeicher mit dem erfindungsgemäßen Verteilerrohr
™ besonders vorteilhaft einsetzbar, weil hierbei eine sehr exakte
Temperaturniveau-Angleichung stattfindet und somit Verluste durch Mischung von Flüssigkeit mit unterschiedlichen Temperaturen vermieden
werden. Der Gesamtwirkungsgrad der Solaranlage kann dadurch verbessert werden.
Dazu trägt auch bei, wenn der über das Verteilerrohr geführte 0 Solarkreislauf als Einkreissystem ausgebildet ist und wenn innerhalb des außen geführten, frostgefährdeten Vor-und Rücklaufrohres ein elastisch nachgiebiges, mit Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr angeordnet ist, das mit einem Ausdehnungsgefäß verbunden ist.
Verluste durch Wärmetauscher werden hierbei vermieden. Damit ein Betrieb auch bei Frostgefahr erfolgen kann, ist der im frostgefähr-
Dazu trägt auch bei, wenn der über das Verteilerrohr geführte 0 Solarkreislauf als Einkreissystem ausgebildet ist und wenn innerhalb des außen geführten, frostgefährdeten Vor-und Rücklaufrohres ein elastisch nachgiebiges, mit Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr angeordnet ist, das mit einem Ausdehnungsgefäß verbunden ist.
Verluste durch Wärmetauscher werden hierbei vermieden. Damit ein Betrieb auch bei Frostgefahr erfolgen kann, ist der im frostgefähr-
deten Bereich geführte Teil der Solaranlage durch das mit Frostschutzmittel gefüllte, elastische Innenrohr gesichert. Friert
die Zirkulationsflüssigkeit der Solaranlage ein, so bildet das Innenrohr einen elastischen Puffer und kann die Volumenausdehnung
bei Eisbildung aufnehmen. Überschreitet die Temperatur die Frostgrenze, kann das Auftauen der Zirkulationsflüssigkeit durch
das im Innenrohr umlaufende Frostschutzmittel beschleunigt und somit die Solaranlage schneller wieder betriebsbereit sein. Auch dies
verbessert den Gesamtwirkungsgrad der Solaranlage.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren W Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren
wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
Es zeigt:
FigI 1 eine Längsschnittdarstellung eines Verteilerrohres,
Fig. 2 ·
bis 5 Querschnittdarstellungen des in Fig. 1 gezeigten Verteilerrohres entsprechend den Schnittlinien II-II bis
Fig. 6 eine Ansicht des unteren Stirnendes des in Fig. 1
gezeigten Verteilerrohres,
Fig. 7 eine Seitenansicht eines Zwischenrohres,
0 Fig. 8 eine Seitenansicht eines Außenrohres,
0 Fig. 8 eine Seitenansicht eines Außenrohres,
Fig. 9 eine schematisch dargestellte Solaranlage mit Wärmespeicher
und darin befindlichem Verteilerrohr,
Fig. 10 eine schematisch dargestellte Anlage zur Brauchwasser-
erwärmung mit einem in einen Boiler eingesetzten Verteilerrohr und
Fig. 11 eine Rohrleitungsanordnung einer Solaranlage mit innerhalb
des Vor-und Rücklaufes befindlichem, mit Frostschutz
mittel gefülltem Innenrohr.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein aus Platzgründen zeichnerisch verkürzt dargestelltes Verteilerrohr 1, über das temperierte
Flüssigkeit, beispielsweise aus dem Vorlauf eines Heizkreises oder einem Zirkulationskreislauf, in einen Flüssigkeits-Behälter 2 (vgl.
W Fig. 9 und 10) zurückgeführt werden kann. Der Flüssigkeitsbehälter
2 bildet hierbei einen Wärmespeicher, in dem sich die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, thermisch bedingt von unten nach oben mit
zunehmendem Temperaturniveau verteilt, befindet. Um nun zu verhindern, daß beim Einleiten von Flüssigkeit mit einem bestimmten
Temperaturniveau in den Behälter 2 ein unerwünschtes Durchmischen dieser zugeführten Flüssigkeit mit einem bestimmten Temperaturniveau
mit im Behälter befindlicher Flüssigkeit mit einem anderen Temperaturniveau erfolgt, wird die zugeführte Flüssigkeit über das
Verteilerrohr 1 geleitet. Dieses Verteilerrohr durchsetzt den Behälter etwa vertikal von oben nach unten und endet mit seinem
unteren Ende im bodennahen Bereich des Behälters.
^ Durch das Verteilerrohr 1 wird bewirkt, daß zugeführte Flüssigkeit
mit einem bestimmten Temperaturniveau etwa in einem Flüssigkeitsbereich des Behälters 2 austritt, dessen Temperatur etwa der
Temperatur der zugeführten Flüssigkeit entspricht. Unerwünschte Durchmischungen werden so vermieden.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Verteilerrohres 1 in den Fig. 1 bis 8 gezeigt. Die Längsschnittdarstellung des Verteilerrohres 1 gemäß Fig. 1 ist, wie bereits vorerwähnt, zeichnerisch verkürzt dargestellt. Im Bereich der Verkürzungsstellen ist das Verteilerrohr entsprechend der Höhe des Behälters, wo das Verteilerrohr eingesetzt ist, etwa symmetrisch 5 verlängert.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Verteilerrohres 1 in den Fig. 1 bis 8 gezeigt. Die Längsschnittdarstellung des Verteilerrohres 1 gemäß Fig. 1 ist, wie bereits vorerwähnt, zeichnerisch verkürzt dargestellt. Im Bereich der Verkürzungsstellen ist das Verteilerrohr entsprechend der Höhe des Behälters, wo das Verteilerrohr eingesetzt ist, etwa symmetrisch 5 verlängert.
Im wesentlichen weist das Verteilerrohr 1 drei koaxial ineinandergreifende
Rohre auf, wie dies gut in Fig. 2 erkennbar ist. Über ein Innenrohr 3 wird von einem Flüssigkeitszulauf her die in den
Behälter einzuleitende Flüssigkeit ins Innere des Verteilerrohres 1 geführt. Das Innenrohr 3 weist an seinem inneren Endbereich (Fig . 1)
Durchtrittsöffnungen 4 auf, die so angeordnet sind, daß die zugeführte Flüssigkeit über den gesamten Umfang dieses Bereiches
austreten kann.
Die aus dem Innenrohr 3 ausgetretene Flüssigkeit befindet sich dann in einem Ringspaltraum 6, der zwischen der Außenwand des Innenrohres
Die aus dem Innenrohr 3 ausgetretene Flüssigkeit befindet sich dann in einem Ringspaltraum 6, der zwischen der Außenwand des Innenrohres
3 und der Innenwand eines Zwischenrohres 7 gebildet ist.
&psgr; Im Auführungsbeispiel ist das Zwischenrohr 7 nicht über die gesamte Länge des Verteilerrohres 1 durchgehend ausgebildet, sondern zweiteilig mit einem oberen und einem unteren Abschnitt, die sich jeweils an den Auströmbereich des Innenrohres nach oben und unten anschließen. In diesem Fall ist das Außenrohr im mittleren Abschnitt geschlossen ausgebildet. Figur 8 zeigt die untere Hälfte des Außenrohres und es ist hier am oberen Ende ein lochfreier Abschnitt erkennbar.
&psgr; Im Auführungsbeispiel ist das Zwischenrohr 7 nicht über die gesamte Länge des Verteilerrohres 1 durchgehend ausgebildet, sondern zweiteilig mit einem oberen und einem unteren Abschnitt, die sich jeweils an den Auströmbereich des Innenrohres nach oben und unten anschließen. In diesem Fall ist das Außenrohr im mittleren Abschnitt geschlossen ausgebildet. Figur 8 zeigt die untere Hälfte des Außenrohres und es ist hier am oberen Ende ein lochfreier Abschnitt erkennbar.
0 Durch die Unterbrechung des Zwischenrohres 7 im Ausströmbereich des Innenrohres 3 wird auch ein direktes Überströmen der Flüssigkeit
durch die Öffnungen des Zwischenrohres 7 in den Ringspaltraum 9 vermieden. Bei durchgehender Ausbildung des Zwischenrohres 7 ist
" es deshalb zweckmäßig, die Durchtrittsöffnungen 4 dann nur über
einen Umfangsbereich des Innenrohres 3 vorzusehen, der den Durchtrittsöffnungen des Zwischenrohres 7 abgewandt sind.
Prinzipiell könnte das Zwischenrohr 7 auch durchgängig ausgebildet
sein. Wegen der einfacheren Handhabbarkeit und der besseren 0 Montagemöglichkeit ist das Verteilerrohr 1 mittig mit einer
Trennstelle 5 versehen, so daß das Innere des Verteilerrohres von beiden Seiten dieser Trennstelle aus zugänglich ist. Auch aus diesem
Grunde ist das Zwischenrohr 7 in zwei Teilabschnitte aufgeteilt. Zwischen dem Zwischenrohr 7 und einem Außenrohr 8 ist ein weiterer
5 Ringspaltraum 9 gebildet, der im Bereich· der Trennstelle durch
Ringdichtungen 10, die gleichzeitig Abstandhalter bilden, gegenüber
dem Ringspaltraum 6 abgetrennt. Sowohl das Zwischenrohr 7 als auch das Außenrohr 8 sind mit Durchtrittsöffnungen 11 bzw. 12 versehen,
damit die vom Innenrohr 3 zugeführte Flüssigkeit jeweils von dem Ringspaltraum 6 in den Ringspaltraum 9 und von diesem in den Behälter
2 austreten kann. Durch Pfeile ist dieser Stömungsweg verdeutlicht.
Es ist hierbei erkennbar, daß die aus den Öffnungen 4 des Innenrohres
3 ausgetretene Flüssigkeit bei entsprechend hohem Temperaturniveau
nach oben in den Ringspalt 6 eintritt und auf einer Längsseite (hier:
links) des Zwischenrohres 7 austritt und in den Ringspalträum 9
gelangt. Nach dem Umströmen des Zwischenrohres 7 in Umfangsrichtung kann die Flüssigkeit auf der anderen Seite über Austrittsöffnungen
12 des Außenrohres 8 in einen temperaturgleichen Flüssigkeitsbereich des Behälters 2 austreten.
,Die strichlinierten Pfeile zeigen den Strömungsverlauf bei niedrigem
Temperaturniveau der zugeführten Flüssigkeit.
Die Öffnungen 11 und 12 erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte
Länge des jeweiligen Rohres. Die Fig. 7 und 8 lassen in Ausführungsbeispielen mögliche Formen solcher Durchtrittsöffnungen erkennen.
0 Von wesentlicher Bedeutung ist hierbei, daß sich die Durchrittsöffnungen
jeweils an einer Längsseite des jeweiligen Rohres befinden bzw. nur in einem sehr begrenzten Umfangsbereich angeordnet sind.
Die relative Lage der Durchtrittsöffnungen des Zwischenrohres 7
™ und den Außenrohres 8 ist gut in Fig. 2 erkennbar.
Die durch die strichliniert angedeuteten Durchtrittsöffnungen 4
in den Ringspaltraum 6 gelangte Flüssigkeit kann durch die einseitig an einer Längsseite des Zwischenrohres 7 befindlichen Durchtrittsöffnungen
11 in den Ringspaltraum 9 zwischen Außenrohr 8 und 0 Zwischenrohr 7 gelangen. Bereits in dem Ringspaltraum 6 wird die
zugeführte Flüssigkeit entsprechend ihrem Temperaturniveau im Vergleich zu dem im Behälter herrschenden Temperaturprofil mehr
oder weniger aufsteigen oder absinken, so daß eine "Vorpositionierung" bereits in diesem Ringspaltraum 6 erfolgt. Nach dem Eintritt
5 in den äußeren Ringspaltraum 9 erfolgt eine weitere Lagezuordnung
des zugeführten Wassers durch Aufsteigen oder Absinken und
schließlich kann das zugeführte, temperierte Wasser auf einer zu den Durchtrittsöffnungen 11 gegenüberliegenden Seite über
Durchtrittsöffnungen 12 des Außenrohres 8 in den umgebenden Behälter 2 in eine vom Temperaturniveau passende Schichtung der im Behälter
befindlichen Flüssigkeit austreten.
Es ist hierbei ein mehrfaches Labyrinthsystem gebildet, durch das wirksam verhindert wird, daß der Angleichprozeß der zugeführten
Flüssigkeit durch Aufsteigen oder Absinken direkt innerhalb des Behälters 2 erfolgt, wo sonst unerwünschte Durchmischungen
stattfinden würden. Dies wird durch das Verteilerrohr 1 wirksam
P verhindert, da diese Lagezuordnung innerhalb des Verteilerrohres
abläuft. Von wesentlicher Bedeutung ist herbei, daß keinerlei bewegliche Teile erforderlich sind, sondern daß ausschließlich durch
die geschickte Formgebung und Anordnugn der koaxial ineinandergreifenden Rohre und der an gegenüberliegenden Stellen befindlichen
Durchtrittsöffnungen ein wirksames Labyrinth- oder Sperrsystem geschaffen ist.
Das Verteilerrohr 1 weist an seinem oberen Ende eine Anschlußver-0 schraubung 13 auf, mittels der das Verteilerrohr einerseits mit der oberen Behälterwand verbunden werden kann und andererseits läßt sich an die Anschlußverschraubung 13 ein Flüssigkeitszulauf anschließen.
Das Verteilerrohr 1 weist an seinem oberen Ende eine Anschlußver-0 schraubung 13 auf, mittels der das Verteilerrohr einerseits mit der oberen Behälterwand verbunden werden kann und andererseits läßt sich an die Anschlußverschraubung 13 ein Flüssigkeitszulauf anschließen.
™ Die koaxial ineinandergreifenden Rohre 3, 7, 8 sind durch
AbstandhalterundRingdichtungen gegeneinander abgestützt. Der obere
Teil des Zwischenrohres 7 stützt sich durch Abstandhalter 14 an dem Innenrohr 3 ab (Fig. 3) . Außerdem ist das untere Ende des oberen
Zwischenrohrabschnittes noch durch die Ringdichtungen 10 gegenüber dem Außenrohr 8 abgestützt. Der untere Abschnitt des Zwischenrohres
0 7 weist ebenfalls an seinem oberen Ende die Ringdichtung 10 als Abstandhalter und Dichtung auf und am unteren Ende ist ein
Ringspaltendstopfen 15 als Abstandhalter zwischen Außenrohr 8 und Zwischenrohr 7 vorgesehen. In Fig. 6 ist in der Unterseitenansicht
des Verteilerrohres 1 gut erkennbar, daß diese Ringspaltendstopfen
5 stegartig ausgebildet ist, so daß ein freier Zugang zu den
Ringspalträumen 6 und 9 besteht.
Das als Flüssigkeitszuführrohr dienende Innenrohr 3 ist an seinem unteren Ende durch einen vorzugsweise eingeklebten Endstopfen dicht
verschlossen. Dieser ist mit einem stegförmigen Distanzstück 17 verbunden, durch das das Innenrohr 3 zentrisch gehalten und gegenüber
dem Zwischenrohr 7 abgestützt ist (Fig. 5).
In praktischen Versuchen hat sich die in den Fig. 7 und 8 gezeigte
Ausführungsform der Durchtrittsöffnungen 11 in dem Zwischenrohr
7 bzw. der Durchtrittsöffnungen 12 in dem Außenrohr 8 als besonders
günstig herausgestellt. Im Außenrohr ist hierbei eine Längsreihe P von Löchern vorgesehen, während bei dem Zwischenrohr als Durchtrittsöffnungen
11 Schlitze vorgesehen sind. Um die Stabilität des Zwischenrohres 7 nicht unnötig zu schwächen, sind die Durchtrittsöffnungen
11 als in Längsrichtung durch Stege 18 unterbrochene Teillängsschlitze gebildet. Im Ausführungsbeispiel sind zwei
nebeneinander angeordnete Schlitzreihen vorgesehen, wobei die Stege 18 in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Gegebenenfalls können die Durchtrittsöffnungen 11 bzw. 12 im 0 Zwischenrohr 7 bzw. dem Außenrohr 8 beide schlitzförmig oder als Bohrungen oder andere Öffnungen ausgebildet sein, wobei es jedoch von Bedeutung ist, daß sich die Öffnungen nur über einen vergleichsweise schmalen Umfangsabschnitt erstrecken.
Gegebenenfalls können die Durchtrittsöffnungen 11 bzw. 12 im 0 Zwischenrohr 7 bzw. dem Außenrohr 8 beide schlitzförmig oder als Bohrungen oder andere Öffnungen ausgebildet sein, wobei es jedoch von Bedeutung ist, daß sich die Öffnungen nur über einen vergleichsweise schmalen Umfangsabschnitt erstrecken.
5 Das erfindungsgemäße Verteilerrohr 1 läßt sich besonders vorteilhaft
auch in Verbindung mit der in Fig. 9 gezeigten Solaranlage 19 einsetzen, weil hier die Temperaturverhältnisse eine optimale
Auslegung aller zusammenarbeitenden Elemente erfordern, um einen guten Wirkungsgrad zu erreichen. Dazu arbeitet diese Solaranlage
innerhalb des Solarkreislaufes ohne Wärmetauscher, d.h., daß der vom Solarkollektor 21 kommende Warmwasservorlauf 2 0 direkt an das
Verteilerrohr 1 angeschlossen ist. Der Behälter 2 kann ein Boiler zur Brauchwassererwärmung sein. Der Rücklauf 22 des Kollektorkreislaufes
ist am unteren Ende des Behälters 2 angeschlossen.
Bei einem solchen Einkreissystem, daß mit hohem Wirkungsgrad
arbeitet, besteht das Problem, daß das im Solarkreislauf geführte Wasser im Außenbereich, d.h. beim Solarkollektor 21 und den dort
angeschlossenen Leitungen einfrieren kann. Durch die Pfeile PfI ist eine Frostgrenze zwischen einem Innenbereich und einem
Außenbereich markiert. Um im frostgefährdeten Außenbereieh Beschädigungen des Solarkreislaufes beim Einfrieren des Wassers
zu vermeiden, ist innerhalb des Vorlaufrohres 20 und des Rücklaufrohres
22 ein elastisch nachgiebiges, mit Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr 23 angeordnet. Dieses elastische Innenrohr 23
ist an ein Ausdehnungsgefäß 24 angeschlossen. Das Ausdehnungsgefäß 24 ist durch eine Membrane 28 in zwei Kammern 29a,29b aufgeteilt.
P Die eine Kammer 29a ist mit dem elastisch nachgiebigen, mit
Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr 23 verbunden, während die andere Kammer 29b mit dem im Solarkreislauf die Flüssigkeit dem
oder den Solarkollektoren 21 zuführenden Rücklaufrohr 22 über eine Leitung 30 verbunden ist. Die Leitung 30 ist dabei im frostsicheren
Bereich des Rücklaufes 22 angeschlossen.
Wie in Fig. 11 erkennbar, ist das Innenrohr 23 innerhalb der im frostgefährdeten Bereich geführten Rohre 20 und 22 des Solarkreislaufes
und durch das Kollektorsammelrohr 25 geführt. Friert das Wasser im Kollektor und den angeschlossenen Leitungen 20, 22 ein,
so kann die damit verbundene Volumenvergrößerung durch das elastisch nachgiebige Innenrohr 23 ausgeglichen werden. Steigt die Temperatur
™ wieder über die Frostgrenze, besteht die Möglichkeit, das im
Innenrohr 23 befindliche Frostschutzmittel mit Hilfe einer Pumpe 2 6 umzuwälzen und damit das Auftauen des Wassers im Außenbereich
zu beschleunigen. Der im Rücklauf rohr 22 an der Anschlußstelle der Leitung 30 herrschende Druck wird bei dem Ausdehnungsgefäß 24 über
die Membrane 28 auf das Innenrohrsystem übertragen, so daß nach
0 dem Auftauen des Wassers im Außenbereich innerhalb des Kollektors und den angeschlossenen Leitungen 20, 22, das elastische Innenrohr
23 wieder auf seinen ursprünglichen Querschnitt aufgeweitet wird. Es kommt hierbei der Differenzdruck innerhalb der Leitung 22 bzw.20
zwischen der Anschlußstelle der Leitung 3 0 und dem Leitungsbereich, in dem das Innenrohr 23 geführt ist, zum Tragen. Das Aufweiten des
Innenrohres 33 auf seinen Normalquerschnitt wird auch durch dessen
Eigenelastizität unterstützt.
Auch durch das beschleunigte Auftauen des Wassers im Außenbereich
kann der Gesamtwirkungsgrad der Solaranlage verbessert werden.
Figur 10 zeigt einen Boiler oder Behälter 2 zur Brauchwassererwärmung,
wobei der Zirkulationsrücklauf 27 an das Verteilerrohr 1 angeschlossen ist.
Außer für Warmwasserspeicher kann das Verteilerrohr 1 auch für Kältespeicher vorteilhaft eingesetzt werden. In jedem Falle ist
ein Sperrsystem gebildet, das ein Austreten der zugeführten Flüssigkeit erst nach Angleichung an das jeweils passende
Temperaturniveau innerhalb des Behälters zuläßt. Anstatt von s töranf all igen Klappen als Sperrelemente ist hier ein Labyrinthsys tem
ohne bewegliche Teile vorgesehen.
0 / Ansprüche
Claims (12)
1. Wärmespeicher mit einem Flüssigkeits-Behälter, der zumindest einen Flüssigkeitszulauf sowie einen Flüssigkeitsablauf
aufweist., wobei der Flüssigkeitszulauf in ein den Behälter etwa vertikal durchsetzendes Verteilerrohr mündet, das in
Längsrichtung beabstandete Austrittsstellen für die Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerrohr (1)
mehrere, längs verlaufende Kammern (6,9) aufweist und daß die Kammerwände jeweils benachbarter Kammern zumindest in einem
P über einen Teil ihrer Längserstreckung verlaufenden Bereich
Durchtrittsöffnungen (11,12) an in Umfangsrichtung zueinander versetzten Stellen aufweisen.
2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerrohr (1) wenigstens zwei ineinandergreifende Rohre
hat, die zwischen sich einen oder mehrere Längsringspalte (6,9) als Kammern aufweisen, daß das Innenrohr (3) ein mit dem
Flüssigkeitszulauf verbundenes Flüssigkeitszuführrohr bildet und innerhalb des es umschließenden Rohres entlang seiner
Längserstreckung an einer Umfangsseite eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen hat und daß das Flüssigkeitszuführrohr
™ umschließende Rohr in einen nächsten Ringspalt oder den
5 Behälter mündende, etwa auf der den Durchtrittsöffnungen des Flüssigkeitszuführrohres gegenüberliegenden Umfangsseite
befindliche Durchtrittsöffnungen aufweist.
3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
0 daß das Verteilerrohr (1) drei koaxial ineinandergreifende Rohre (3,7,8) aufweist, daß das mit dem Flüssigkeitszulauf
verbundene Innenrohr (3) bei seinem inneren Endbereich vorzugsweise umfängliche Durchtrittsöffnungen (4) aufweist,
daß das zum Innenrohr (3) benachbarte und unter Bildung eines 5 inneren Ringspaltraumes (6) beabstandete Zwischenrohr (7) an
einem Längsseitenbereich etwa über die Länge des Zwischenrohres sich erstreckende Durchtrittsstellen (11) hat und daß das
Außenrohr (8) vorzugsweise auf einer zu den Durchtrittsstellen
(11) des Zwischenrohres (7) gegenüberliegenden Seite, in den Behälter (2) mündende, sich etwa über die Länge des Außenrohres
(8) erstreckende Austrittsstellen (12) aufweist.
4. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerrohr (1) von oben in den
Behälter (2) eingesetzt und mit diesem verbunden ist und daß der Flüssigkeitszulauf von oben in das Verteilerrohr bezie-
W hungswei.se dessen Innenrohr (3) mündet.
5. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszulauf von einer Seite
in den Behälter geführt ist und seitlich durch das Verteilerrohr mit dem Innenrohr verbunden ist.
6. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
0 gekennzeichnet, daß sich die Durchtrittsöffnungen (4) des Innenrohres (3) etwa im mittleren Bereich der Längserstreckung
des Verteilerrohres (1) befinden und durch wenigstens eine Umfangsreihe von Austrittslöchern gebildet sind.
7. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsstellen wenigstens eines
Zwischenrohres und des Außenrohres durch eine oder mehrere, in Längsrichtung verlaufende Lochreihen (12) und/oder durch
Längsschlitze (11) gebildet sind.
8. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (11) des oder der
Zwischenrohre und/oder des Außenrohres durch vorzugsweise zwei etwa parallel zueinander verlaufende, in Längsrichtung durch
Stege (18) unterbrochene Teillängsschlitze gebildet sind.
9. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (8) und das oder die
Zwischenrohre (7) an ihren unteren Enden offen sind und im bodennahen Bereich des Behälters (2) enden.
10. Wärmespeicher insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er Teil einer Solaranlage (19)
ist und daß der Warmwasservorlauf der Solarkollektoren (21) an das Verteilerrohr (1) angeschlossen ist.
11. Wärmespeichern nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der über das Verteilerrohr (1) geführte Solarkreislauf als Einkreissystem ausgebildet ist und daß innerhalb des außen
geführten, frostgefährdeten Vor-und Rücklaufrohres (20,21) ein elastisch nachgiebiges, mit Frostschutzmittel gefülltes
Innenrohr (23) angeordnet ist, das mit einem Ausdehnungsgefäß (24) verbunden ist.
12. Wärmespeichern nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß 0 das Ausdehnungsgefäß (24) durch eine Membrane in zwei Kammern
(29a, 29b) aufgeteilt ist und daß die eine Kammer (29a) mit dem elastisch nachgiebiges, mit Frostschutzmittel gefülltes
Innenrohr (23) und die andere Kammer (29b) mit dem im
^ Solarkreislauf die Flüssigkeit dem oder den Solarkollektoren
zuführenden Rücklaufrohr (22) insbesondere im frostsicheren Bereich verbunden ist.
Patentanwalt
W. Maucher
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE29723274U DE29723274U1 (de) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Wärmespeicher |
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE29723274U1 true DE29723274U1 (de) | 1998-07-23 |
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ID=26034514
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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1997
- 1997-03-05 DE DE29723274U patent/DE29723274U1/de not_active Expired - Lifetime
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980903 |
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20000414 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20030526 |
|
R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20051001 |