DE3202471C1 - Im wesentlichen druckloser Wärmespeicher z.B. für solarbetriebene Zentralheizungsanlagen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen im wesentlichen drucklosen Wärmespeicher gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Im wesentlichen drucklose Wärmespeicher haben gegenüber solchen Wärmespeichern, bei denen der flüssige Wärmeträger dem Druck eines eingeschlossenen Gases ausgesetzt ist, den Vorteil, daß sie dünnwandiger und einfacher gebaut sein können. Dafür aber neigt der Wärmeträger, im allgemeinen Wasser, dazu, aus der atmosphärischen Luft korrodierenden Sauerstoff oder sonstige schädliche Verunreinigungen aufzunehmen.

Um dies zu vermeiden, weist ein aus der DE-OS 28 33 637 bekannter Wärmespeicher gattungsgemäßer Art eine den Wärmeträger nach oben zu abschirmende Schwimmdecke auf. Zur Erreichung einer temperaturschichtungskonformen Zu- und Ableitung des Wärmeträgers, wie sie im Interesse eines hohen Wirkungsgrades gewünscht wird, weist der bekannte Wärmespeicher eine Mehrzahl von der Schwimmdecke wie von einem festen Deckenabschnitt herabhängender Rohre mit übereinanderliegend angeordneten, verschließbaren Öffnungen auf. Obgleich der Anschluß dieser Rohre ein verzweigtes Leitungssystem unter Einschluß flexibler Leitungsabschnitte erfordert, läßt sich die gewünschte gleichmäßige und vollkommene Temperaturschichtung des Wärmeträgers damit nur recht unvollkommen erreichen. Dazu noch ist der Hub der Schwimmdecke zwangsläufig durch die von ihr nach unten ragenden Rohre wie auch dadurch sehr begrenzt, daß die Schwimmdecke durch eine Umfangsdichtung gegenüber dem ringförmigen festen Deckenabschnitt abgedichtet ist.

Andererseits ist für die Lagerung flüchtiger Petroleum- und Chemieprodukte aus einem Prospektblatt »Vaconodeck® Aluminium-Schwimmdecke für Festdachtanks« der Firma Rheinfelden ein stehend zylindrischer Festdachtank bekannt, in dem eine Schwimmdekke mittels einer Umfangsdichtung an der Tankwand abgedichtet ist, wodurch sie einen großen Hub vollführen kann. In einer unteren Endlage kommt diese Schwimmdecke auf Stützen zur Auflage, und ein zentrales durch die Schwimmdecke hindurchragendes Standrohr dient zur Abstützung des festen Tankdachs.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmespeicher der gattungsgemäßen Art in möglichst einfacher Weise so auszubilden, daß selbst bei verhältnismäßig großem Hub der Schwimmdecke und selbst bei verhältnismäßig großem Zulauf und/oder Abzug des Wärmeträgers stets eine optimale Temperaturschichtung erzielt und aufrechterhalten wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung ist die Gewähr gegeben, daß Zu- und Ableitung des Wärmeträgers stets an vertikal weitestmöglich auseinanderliegenden Stellen und dazu noch unter geringstmöglicher vertikaler Verwirbelung erfolgen. Erst damit wird die an sich bekannte Aufhängung der Zu- und Ableitungsmittel an der Schwimmdecke konsequent und gewinnbringend genutzt. Dazu noch erübrigen sich verzweigte Leitungssysteme. Statt dessen können die beiden erfindungsgemäß vorgesehenen Verteiler praktisch unmittelbar mit jeweils einer einzigen Zu- und Abführungsleitung kommunizieren.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an. So beinhalten die Ansprüche 2 und 3 besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Verteiler und die Ansprüche 4 bis 8 Maßnahmen zum besonders zweckmäßigen Anschluß der Verteiler an die betreffenden Zu- und Abführungsleitungen.

Soweit nach Anspruch 4 die Zu- und Ableitung des Wärmeträgers über ein Standrohr erfolgt, kann dieses zugleich wiederum eine Abstützung für ein festes Dach

bilden, welches es erlaubt, den Wärmespeicher zur Gänze einzugraben oder auf sonstige Weise abzuisolieren. Ferner kann es den Hub der Schwimmdecke begrenzende Anschläge tragen.

Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Hierbei zeigt, jeweils etwas schematisiert,

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmespeicher in einer ersten Ausführungsform,

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmespeicher in einer anderen Ausführungsform,

F i g. 3 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmespeicher in einer weiteren Ausführungsform und

Fig.4 eine Draufsicht auf einen der beiden erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden Verteiler in einer anderen Ausführungsform.

In den Fig. 1—3 ist jeweils ein im wesentlichen konventioneller, stehend zylindrischer Tank 2 zu erkennen, der von einer Wärmeisolierung 4 umgeben ist. Der Tank 2 besitzt ein festes Dach 6 und weist in seinem Inneren eine Schwimmdecke 8 auf, die mittels einer beispielsweise konventionellen Umfangsdichtung 10 an der Tankwand 12 abgedichtet ist.

Unmittelbar unter der Schwimmdecke 8 ist an dieser ein flacher, kastenförmiger Verteiler 14 aufgehängt, und ein ebensolcher Verteiler 16 befindet sich unmittelbar auf dem Boden 18 des Tanks 2. Jeder dieser beiden Verteiler 14 und 16 ist an seinem Umfang durch ein gelochtes Blech 20 abgeschlossen, durch welches der flüssige Wärmeträger in den Tank 2 eintritt bzw. diesen verläßt. Auf diese Weise werden beim Ein- und Austritt des Wärmeträgers in dem Wärmeträgervolumen 22 im Inneren des Tanks Wirbelbildungen weitestgehend vermieden oder doch zumindest auf eine flache horizontale Schicht beschränkt. Dazu noch gewährleistet die beschriebene Ausbildung und Anordnung der Verteiler 14 und 16, daß die Stellen der Zu- bzw. Abführung des Wärmeträgers ungeachtet des Hubes der Schwimmdecke 8 in der maßgeblichen Vertikalrichtung stets weitestgehend voneinander getrennt sind.

Zur Zu- und Abführung des Wärmeträgers zu bzw. von den beiden Verteilern 14 und 16 ist in den Beispielen der F i g. 1 —3 jeweils ein zentrales Standrohr 24 vorgesehen, das in seinem Inneren durch ein eingeschweißtes Trennblech 26 in zwei Abschnitte 28 und 30 unterteilt ist. Der obere Abschnitt 28 steht mit dem Inneren des oberen Verteilers 14 in Verbindung, während der untere Abschnitt 30 mit dem unteren Verteiler 16 kommuniziert. Zudem ist jeder Abschnitt mit einer zweier aus dem Tank nach außen tretender Zu- und Abführungsleitungen 32 und 34 für den Wärmeträger verbunden.

Die gezeigten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich in der Weise, wie der obere Verteiler 14 mit dem oberen Abschnitt 28 des Standrohrs 24 in Verbindung steht, um den gewünschten Hub der Schwimmdecke 8 zu ermöglichen. Nach F i g. 1 ragt aus dem Verteiler 14 nach unten ein zentrales Rohr 36 hervor, das durch eine Ringdichtung 38 hindurch in das Innere des Standrohrabschnitts 28 eintaucht. An seinem oberen Ende, im Inneren des Verteilers 14, ist das Rohr 36 zackenför'mig ausgeschnitten, um auch auf diese Weise zur Beruhigung und Vergleichmäßigung der Strömung beizutragen. Eine ähnliche Ausbildung kann das Standrohr 24, wie gezeigt, im Inneren des unteren Verteilers 16 haben!

Nach Fig.2 ragt das Standrohr 24 durch den Verteiler 14 und die Schwimmdecke 8 hindurch, die dementsprechend durch Ring- bzw. Umfangsdichtungen 40 und 42 an dem Standrohr abgedichtet sind. Der Übertritt des Wärmeträgers zwischen Verteiler 14 und Standrohrabschnitt 28 erfolgt in diesem Fall über eine Mehrzahl ringsherum im Standrohr vorgesehener, schlitzförmiger öffnungen 44, wozu der Verteiler 14 in Anbetracht des Hubes der Schwimmdecke 8 nach unten zu durch einen rohrförmigen Ansatz 46 verlängert ist.

Eine entsprechende Anordnung zeigt F i g. 3, jedoch ist in diesem Fall das durch die Schwimmdecke 8 hindurchragende Standrohr 24 zugleich als Stütze für das Dach 6 des Tanks 2 ausgenützt. Dazu ist das Standrohr 24 nach oben bis zu dem Dach 6 hin verlängert, das in seiner Mitte auf einer das Standrohr oben abschließenden Platte 48 aufliegt.

Des weiteren unterscheiden sich die vorausgehend beschriebenen und in den Fig. 1—3 gezeigten Ausführungsbeispiele durch die Art, wie der Hub der Schwimmdecke 8 nach unten hin begrenzt ist. Nach F i g. 1 ist die Schwimmdecke mittels Ketten 50 in der Nähe des Tankumfanges an dem Dach 6 aufgehängt. Die Länge der Ketten 50 und des Standrohrs 24 können so gewählt sein, daß die verhältnismäßig dünnwandige und damit flexible Schwimmdecke in ihrer unteren Endstellung zusätzlich noch über den Verteiler 14 auf der oberen Stirnfläche des Standrohrs zur Auflage kommt, um sie bei Entleerung des Tanks abzustützen.

Nach F i g. 2 sind zum Abfangen der Schwimmdecke 8 sowohl an der Tankwand 12 als auch an dem Standrohr 24 konsolenartige Anschläge 52 bzw. 54 vorgesehen. Dagegen erlaubt es die betreffende Ausbildung von Schwimmdecke 8 und Verteiler 14 auch, die Schwimmdecke bis in Bodennähe des Tanks 2 abzusenken bzw. dort zu montieren, um sie durch den eingeleiteten Wärmeträger emportragen zu lassen, sofern die Anschläge 52 und 54 gemäß Fig.3 wiederum durch Ketten 50 oder ähnliche Zugmittel ersetzt werden, an denen die Schwimmdecke erst nachträglich aufgehängt wird.

F i g. 4 zeigt schließlich noch eine andere zweckmäßige Ausführung der Verteiler 14 und 16, die hiernach als Rohrstern ausgebildet sind. Genauer gesagt, besteht jeder Verteiler aus einem zentralen kreisrunden Kasten 56, an den sich sternförmig radial nach außenragende Rohre 58 anschließen. Die Rohre 58 sind an ihren Außenenden 60 verschlossen, weisen jedoch in der Rohrwand eine Vielzahl nach innen, d. h. gegeneinandergerichteter Perforationsöffnungen 62 auf. Ein axial aus dem Kasten 56 hervortretendes Rohr 64 stellt die Verbindung zu dem Standrohr 24 her in gleicher Weise, wie das Rohr 36 nach F i g. 1. An seine Stelle kann wiederum eine Anordnung nach den F i g. 2 und 3 treten mit einem rohrförmigen Ansatz 46, durch den das Standrohr 24 hindurchtritt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Im wesentlichen druckloser Wärmespeicher, ζ. B. für solarbetriebene Zentralheizungsanlagen, mit einem einen flüssigen Wärmeträger aufnehmenden, im wesentlich stehend zylindrischen, wärmeisolierten Tank, der eine abgedichtete, den Wärmeträger von der atmosphärischen Luft trennende Schwimmdecke sowie an der Schwimmdecke aufgehängte ebenso wie festangeordnete Zu- und Ableitungsmittel für den Wärmeträger aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Schwimmdekke (8) aufgehängten Zu- und Ableitungsmittel einen unmittelbar unterhalb der Schwimmdecke angeordneten flachen Verteiler (14) bilden und die damit in Wechselwirkung stehenden festen Zu- und Ableitungsmittel, einen ebenfalls flachen Verteiler (16) bildend, unmittelbar über dem Boden (18) des Tanks (2) angeordnet sind.

2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteiler (14, 16) als an ihrem Umfang eine Perforierung aufweisende, scheibenförmige Kästen ausgebildet sind.

3. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteiler (14, 16) als nach innen zu perforierte Rohrsterne (F i g. 4) ausgebildet sind.

4. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der an der Schwimmdecke (8) aufgehängte Verteiler (14) mit der betreffenden Zu- und Abführungsleitung (32) über ein im Inneren des Tanks (2) angeordnetes Standrohr (24) in Verbindung steht.

5. Wärmespeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Schwimmdecke (8) aufgehängte Verteiler (14) mit dem Standrohr (24) über ein teleskopartig ausziehbares Rohr (36) verbunden ist.

6. Wärmespeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Schwimmdecke (8) aufgehängte Verteiler (14) an der Außenwand des Standrohrs (24) gleitfähig abgedichtet ist (F i g. 2 und 3).

7. Wärmespeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Standrohr (24) durch den an der Schwimmdecke (8) aufgehängten Verteiler (14) hindurchragt und innerhalb des Verteilers und/oder eines unterseitigen rohrförmigen Ansatzes (46) desselben zumindest eine seitliche Öffnung (44) aufweist.

8. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterer Abschnitt (30) des Standrohrs (24) gegen einen oberen Abschnitt (28) abgeschlossen und der untere Verteiler (16) über diesen unteren Abschnitt mit der betreffenden Zu- und Abführungsleitung (34) verbunden ist.