DE3046601A1

DE3046601A1 - "speicher fuer eine fluessigkeit"

Info

Publication number: DE3046601A1
Application number: DE19803046601
Authority: DE
Inventors: Jost Ing.(grad.) 3181 Bahrdorf Schosnig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1980-12-11
Filing date: 1980-12-11
Publication date: 1982-07-22

Description

Speicher für eine Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft einen Speicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere handelt es sich um einen Speicher für eine Wärmepumpenanordnung, der mit warmem und kaltem Wasser beschickt wird. Der Speicher ist stets vollständig mit Flüssigkeit gefüllt und enthält keine wärmeerzeugenden Einbauten, wie Heizwendeln.
Selbst bei guter Isolation derartiger Speicher bzw. Speicherbehälter gegen die Umgebung erfolgt infolge Wärmeaustauschs mit dieser eine Anderung der Temperatur der im Speicher enthaltenen Flüssigkeit, beispielsweise also bei einem Warmwasserspeicher eine Herabsetzung der Flüssigkeitstemperatur, die innerhalb des Speicherbehälters zu einer Temperaturschichtung führt.
Dieser Temperaturschichtung wird durch relativ hohe Anordnung des Zu- und Abflusses für warme Flüssigkeit und durch relativ niedrige Anordnung des Zu- und Abflusses für kalte Flüssigkeit Rechnung getragen.
Bei bekannten Speichern dieser Art erfolgt das "Entleeren" des Speichers, also die Abnahme von warmer Flüssigkeit, durch Zuführen von kalter Flüssigkeit durch den relativ niedrig angeordneten Zufluß für diese. Dabei tritt eine Durchmischung der zugeführten kalten Flüssigkeit mit der im Speicher befindlichen warmen Flüssigkeit ein, so daß die Temperatur der an den Abfluß für die warme Flüssigkeitsmenge gelangenden Flüssigkeit stark erniedrigt wird. Eine Erniedrigung der Temperatur der durch den Abfluß für die warme Flüssigkeit entnehmbaren Flüssigkeitsmenge tritt aber auch im strömungsfreien Betrieb durch einen dauernden Wärmeaustausch zwischen den verschiedenen Flüssigkeitsschichten auf.
Der Erfii-,ung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speicher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Abkühlung der am Abfluß für warme Flüssigkeit entnehmbaren Flüssigkeitsmenge durch die beschriebenen Durchmischungsvorgänge vermieden ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Lösung der Aufgabe mit sehr einfachen, störungsunanfälligen Mitteln erfolgt. Es ist lediglich erforderlich, das Gewicht der Trennscheibe entsprechend dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit bei einer bestimmten Temperatur zu wählen.
An dieser Stelle sei eingefügt, daß die Verwendung von auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmenden Abdeckungen zwecks Verminderung der Verdampfung der Flüssigkeit an sich bekannt ist; siehe in diesem Zusammenhang die DE-OS 1 755 901, B60K, 15/02. In Abweichung von diesem Stand der Technik, der auch eine andere Zielsetzung verfolgt, schwimmt bei der Erfindung die Trennscheibe nicht auf dem Flüssigkeitsspiegel, sondern unterhalb desselben in einer Höhe, in der die Flüssigkeit eine bestimmte Temperatur besitzt, auf die das Gewicht der Trennscheibe abgestimmt ist. An dieser Stelle unterteilt die Trennscheibe das Flüssigkeitsvolumen in ein oberes, relativ warmes und ein unteres, relativ kaltes Flüssigkeitsvolumen und verhindert demgemäß einen Wärmeaustausch zwischen beiden.
Weiterhin erfordert die Erfindung in der Trennscheibe angeordnete Ventile, die sicherstellen, daß bei in der unteren Grenzlage befindlicher Trennscheibe durch den relativ hoch angeordneten Zufluß zugeführte warme Flüssigkeit unter die Trennscheibe gelangt und diese dann anhebt. Weiterhin muß ein Sicherheitsventil vorhanden sein, das bei in der oberen, ebenfalls durch Anschläge definierten Grenzlage befindlicher Trennscheibe und bei geöffnetem Abfluß für die warme Flijssigkeit eine Zerstörung der Trennscheibe durch die auf diese einwirkende Druckdifferenz verhindert; dieses Ventil öffnet also in diesem Falle und entlastet demgemäß die Trennscheibe.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch einen senkrechten Schnitt durch die Erfindung für den Fall eines Warmwasserspeichers und die Fig. 2 u. 3 die in Fig. 1 mit II und III bezeichneten Einzelheiten.
Der Speicher enthält als wesentliche Bestandteile den von Heizwendeln o.
dgl. freien Speicherbehälter 1, der mit dem hoch angeordneten Zu- und Abfluß 2 für warmes Wasser und dem niedrig angeordneten Zu- und Abfluß 3 für kaltes Wasser versehen ist, sowie die Trennscheibe 4, die in einer mittleren Stellung gezeichnet ist. Sie kann sich entsprechend der Temperatur der Flüssigkeit zwischen der unteren Grenzlage 4', bei der sie auf Abstützungen 5 aufliegt, und der oberen Grenzlage 4", bei der sie gegen obere Anschläge 6 drückt, frei bewegen.
Wie Fig. 2 erkennen läßt, ist der Rand der Trennscheibe 4 mit der umlaufenden elastischen Dichtlippe 7 versehen, die bei Auftreten einer hinreichend großen Differenz der Flüssigkeitsdrücke an beiden Seiten der Trennscheibe 4 einen Druckausgleich zuläßt, der zu einer Änderung der Höhe der Trennscheibe 4 führt.
Die freie Bewegbarkeit der Trennscheibe 4 in senkrechter Richtung ist durch den Doppelpfeil 8 zum Ausdruck gebracht.
Im Bereich des Umfangs der Trennscheibe 4 sind mehrere Ventile 9 angeordnet, von denen Fig. 2 eines in seinem Aufbau zeigt: Es enthält den Ventilkörper 9' mit dem Auflageteller 9", der bei in der unteren Grenzlage 4' befindlicher Trennscheibe durch die Abstützung 5 nach oben gedrückt wird, so daß dann das Ventil geöffnet ist.
Ein weiteres Ventil 10 mit Ventilteller 10' und Druckkörper 10" wird dagegen bei in der oberen Grenzlage 4" befindlicher Trennscheibe unmittelbar durch die Druckdifferenz der Flüssigkeit an der Trennscheibe 4 geöffnet, so daß durch Druckentlastung die Trennscheibe bei Einnahme ihrer oberen Grenzlage vor Zerstörung geschützt wird.
Geht man davon aus, daß der Speicher mit relativ kaltem Wasser gefüllt ist, so befindet sich nitli lOibC Trennscheib in j ;l1rer oberen Grenzlage 4". Strömt nunmehr Walinl(sti Wti';;'r durch den /tif.i tiß 2 zu, wozu der Abfluß 3 für kaltes Wasser geöffnet sein muß, so sinkt die Trennscheibe 4 bis zum Erreichen der unteren Grenzlage 4' ab, und die Ventile 9 öffnen in der beschriebenen Weise, so daß auch das unterhalb der Trennscheibe befindliche Behältervolumen mit warmem Wasser gefüllt wird.
Tritt nun im Laufe der Zeit durch Wärmeaustausch mit der Umgebung eine Abkühlung des Wassers im Speicherbehälter 1 ein, so schwimmt die Trennscheibe 4 entsprechend ihrem gewählten Gewicht in eine Höhenstellung auf, ion der das Wasser eine vorqegebene Temperatur besitzt. Ein Wärmeaustausch zwischen den beiden durch die Trennscheibe 4 gebildeten Flüssigkeitsmengen ist durch die wärmeisolierend ausgebildete Trennplatte praktisch verhindert.
Auch bei Öffnen des.Abflusses 2 für warmes Wasser und demgemäß Öffnen des Zuflusses 3 für kaltes Wasser erfolgt keine Durchmischung der definierten beiden Wassermengen, so daß am Abfluß 2 stets Wasser mit einer vorgegebenen Mindesttemperatur entnommen wird. Dies gilt allerdings nur so lange, bis die Trennscheibe ihre obere Grenzlage 4" eingenommen und der Flüssigkeitsdruck das Ventil 10 geöffnet hat; dann gelangt auch kaltes Wasser zum Abfluß 2.
Von Vorteil ist, daß die beim Einfüllen von warmem Wasser durch den Zufluß 2 und beim Einlassen von kaltem Wasser durch den Zufluß 3 auf die Trennscheibe 4 wirkenden, beispielsweise in einer Umwälzpumpe erzeugtenDrücke die Trennscheibe zusätzlich in der gewünschten Richtung, also nach unten bzw. nach oben, zu beschleuniger suchen. Die beiden Anschlüsse 2 und 3 sind also oberhalb der oberen bzw. unterhalb der unteren Grenzlage der Trennscheibe 4 angeordnet.

Claims

Patentansprüche 1. Speicher für eine Flüssigkeit mit hoch angeordnetem Zu- und Abfluß für relativ warme Flüssigkeit und niedrig angeordnetem Zu- und Abfluß für relativ kalte Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher eine wärmeisolierende Trennscheibe (4) enthält mit derart gewähltem Gewicht, daß sie in der Flüssigkeit zwischen einer oberen und einer unteren Grenzlage (4', 4") in einer Höhe schwimmt, die durch einen vorgegebenen Wert der Temperatur der Flüssigkeit bestimmt is1-, und ein Mischen des über und des unter ihr befindlichen Flüssigkeitsvolumens verhindert, und daß in der Trennscheibe (4) zumindest ein Ventil (9,10) vorgesehen ist, das nur bei in den Grenzlagen (4', 4") befindlicher Trennscheibe (4) geöffnet ist.
2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Jer Trennscheibe (4) zumindest ein Ventil (9) vorgesehen ist, das I>ei in der unteren Grenzlage (4") befindlicher Trennscheibe (4) durch eine ortsfeste Abstützung (5) aufgedrückt ist.
3. Speicher nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennscheibe (4) zumindest ein Ventil (10) vorgesehen ist, das bei in der oberen Grenzlage (4') befindlicher Trennscheibe (4) uid bei geöffnetem Abfluß (2) für die warme Flüssigkeit durch die Differenz Jer Drücke an beiden Seiten der Trennscheibe (4) geöffnet ist.
4. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (4) an ihrem Rand eine auf der Innenfläche des Speicherbehälters (1) gleitende elastische Dichtlippe (7) trägt.