DE3221531C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Druckaustausch und Volumenausgleich von vorzugsweise flüssigen Medien, bestehend aus drei Kammern, die zwischen den medienführenden Hochdruck- und Niederdruckleitungen angeordnet und über Ventile miteinander sowie mit den Leitungen verbunden sind.

Zur Bewetterung und Klimatisierung im untertägigen Bergbau werden zunehmend Großklimatisierungsanlagen eingesetzt, die über einen oder mehreren Kreisläufe die unter Tage vor Ort zur Kühlung der Wetter benötigte Flüssigkeit bereithalten. Wegen der großen Teufen sind in der Regel zumindest zwei Kreisläufe vorhanden, wobei der die übertägige mit der untertägigen Anlage verbindende Kreislauf ein Hochdruck-(HD-)Kreislauf und der untertägige ein Niederdruck-(ND-)Kreislauf ist. Die beide Kreisläufe verbindenden Kältemaschinen arbeiten sehr aufwendig und erfordern einen hohen Pegel- und Steuerungsaufwand. Die beide Kreisläufe verbindenden Hochdruckwärmetauscher erfordern im Wärmeaustausch eine Temperaturdifferenz, so daß das kalte Wasser im Sekundärkreis wärmer ist als das kalte Wasser des Primärkreises und unter Tage vorzugsweise einer Nachkühlung bedarf (d. h. zusätzliche Kältemaschinen und Hochdruck-Kondensatoren unter Tage). Das erfordert einen hohen zusätzlichen Investitions-, Energie- und Wartungsaufwand.

Daher ist in der nachveröffentlichten DE 31 08 936 A1 vorgeschlagen worden, eine im Aufbau einfache Vorrichtung zum Druckaustausch und Volumenausgleich (Druckmengentauscher) zu installieren, die über mehrere im Wechsel arbeitende Druckaustauschkammern praktisch kontinuierlich arbeitet und den Einsatz der bisher benötigten Kältemaschinen erübrigt. Dabei werden die Speicherrohre bzw. Kammern über ein zentral betätigtes Mehrfachwegeventil und mindestens eine der Zahl der restlichen Hochdruck- bzw. Niederdruckleitungen entsprechende Zahl von Rückschlagventilen gesteuert.

Bei diesen Druckmengentauschern wird aber immer noch eine relativ aufwendige Steuerungstechnik benötigt, die die einzelnen Kammern in der entsprechenden Arbeitsphase zueinander und in den Hoch- oder Niederdruckphasen öffnen bzw. schließen läßt. Nachteilig ist weiter, daß jeweils mindestens zwei Kammern von dem wechselnden Hoch- bzw. Niederdruck beaufschlagt werden. Die entsprechend große Anzahl von Sperrorganen bzw. Rückschlageinrichtungen erfordert einen hohen Investitionsaufwand und beeinträchtigt die Funktionssicherheit.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Verringerung der durch Druckwechsel beanspruchten Teile einen mit geringem Steuerungsaufwand arbeitenden Druckmengentauscher zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kammer als Druckaustauschkammer und zwei weitere Kammern als Überströmkammern parallel geschaltet sind, wobei der Druckaustauschkammer in der Hochdruck-Zulaufleitung in Strömungsrichtung ein periodisch öffnendes und schließendes Absperrorgan sowie eine entgegen der Strömungsrichtung öffnende Rückschlageinrichtung und in der Niederdruck-Zulaufleitung in Strömungsrichtung öffnende Rückschlag-Absperrorgane zugeordnet sind, und daß die eine Überströmkammer über einen Ejektor mit der Hochdruck-Zulaufleitung und der zum Absperrorgan führenden Leitung verbunden ist und daß die andere Überströmkammer über einen Ejektor mit der Niederdruck-Zulaufleitung und der zu dem Absperrorgan führenden Leitung verbunden ist.

Bei Einsatz von Trennmembranen in den Kammern, die gewichts- oder federvorgespannt sind, entfallen die Ejektoren. Aufgrund des so ausgebildeten Druckmengen-Tauschers wird lediglich die Druckaustauschkammer durch den Druckwechsel beansprucht, während die beiden anderen Überströmkammern lediglich durch Hochdruck oder durch Normaldruck bzw. Niederdruck beansprucht sind. Während die in geringer Anzahl vorhandenen Rückschlageinrichtungen automatisch arbeiten, ist lediglich die Steuerung des Absperrorgans notwendig, wobei dieses so geschaltet ist, daß es periodisch öffnet und schließt. Damit ist nicht nur eine Verringerung der Rückschlageinrichtungen möglich, sondern der Steuerungsaufwand ist aufgrund der Reduzierung auf ein Absperrorgan ausgesprochen gering. Als eigentliches Schleißteil ist lediglich noch das Absperrorgan vorhanden, so daß auch der Wartungsaufwand entsprechend sinkt.

Da der Druckmengentauscher der beschriebenen Weise insbesondere für klares Wasser oder für geringe Verunreinigungen mitführende Medien eingesetzt wird, können hierbei die Druckkammern vorteilhaft senkrecht stehend angeordnet werden. Der Platzbedarf wird dadurch entsprechend geringer und eine bessere Übersichtlichkeit ist gegeben.

Bei Einsatz einer Trennfolie oder Membrane zwischen dem kalten und warmen Wasser, in den Kammern - wie sie beispielsweise in Druckspeichern benutzt wird - ist eine beliebige Anordnung möglich. Ein derartiger Druckmengentauscher kann auch anderweitig benutzt werden z. B. Heben von Grubenabwasser mit Hilfe von Frischwasser für den untertägigen Bedarf (hohe Energieeinsparung).

Eine selbsttätige Wirkung der Rückschlageinrichtung in der das kalte oder saubere Wasser führenden Leitung wird erfindungsgemäß vorteilhaft dadurch erreicht, daß die Rückschlageinrichtung oder eine Vorspannung in Richtung Druckaustauschkammer öffnend ausgebildet und über eine Druckausgleichsdrossel überbrückt ist. Bei einem entsprechenden Druckabfall öffnet somit die Rückschlageinrichtung bzw. bei einem Schießen der Rückschlageinrichtung ist über die Druckausgleichsdrossel, die vorzugsweise als Strömungsbegrenzer ausgebildet ist, ein Druckausgleich zwischen Druckausgleichskammer und ND-Ablaufleitung möglich. Anstelle des Absperrorganes mit der Rückschlageinrichtung und der Druckausgleichsdrossel kann auch ein Dreiwege-Absperrorgan benutzt werden. Die Wassermengen in den beiden Überströmkammern können in vorteilhafterweise dadurch reguliert werden, daß in der Anschlußleitung der Überströmkammer an die HD-Zulauf- bzw. ND-Ablaufleitung Ventile vorgesehen sind, die über in den Überströmkammern angeordnete obere und untere Temperaturfühler schaltbar sind. Gleichzeitig dienen diese Thermofühler und Thermostatventile dazu, eine Vermischung der unterschiedlichen Medien durch vollständiges Leerziehen der Kammern zu verhindern. Auf die gleiche Weise wird auch die Strommenge in den HD- und ND-Leitungen geregelt. Hierzu ist in der ND-Zulaufleitung ein über die der Druckausgleichskammer zugeordneten Temperaturfühler schaltbares Thermostatventil angeordnet. Eine andere Ausführung sieht Trennfolien oder Membranen in der Ausgleichs- und in den Überströmkammern vor. Die Membranen liegen in den Endstellungen vor den kleinen Ein- und Austrittsöffnungen und verhindern das Überströmen der kalten und warmen Wasseranteile. Sie ermöglichen auch den Druckaustausch und Volumenausgleich unterschiedlicher Medien, z. B. Frischwasser von über Tage, das gegen Grubenwasser nach über Tage ausgetauscht wird. Die Thermostat-Volumenregelung entfällt, dafür ist eine Volumenregelung über ein Druckventil notwendig bzw. eine Regelung über Volumenregelventile.

Neben Trennfolien oder Membranen ist es vorteilhaft, bei in der Temperatur oder der Zusammensetzung sehr unterschiedlichen Medien in der Druckausgleichskammer und/oder den Überströmkammern scheibenförmige Trennkörper vorzusehen. Diese sind zweckmäßig seitlich geführt ausgebildet, wobei dies beispielsweise dadurch erreicht wird, daß der Trennkörper als Rohrführung wirkende, hohlzylindrische Aufbauten aufweist und als wärmeisolierenden Kunststoff hergestellt ist. Durch einen derartig ausgebildeten Trennkörper ist in vorteilahfter Weise eine stoffliche Trennung der beiden Medien möglich, wobei der Trennkörper an der Kammerwand günstig geführt ist und gleichzeitig als Wärmeisolierung der beiden Flüssigkeiten zueinander und zur jeweiligen Kammer wirken kann.

Der Ejektor besteht erfindungsgemäß aus einem Rohrstück größeren Durchmessers und dem darin eingeführten Rohr der HD- bzw. ND-Zuleitung, wobei das Rohrstück sich unter Bildung einer Ringdüse bis auf den Durchmesser der Zulaufleitung verjüngend ausgebildet ist. Eine Verstellung des Ejektors ist dabei möglich, wenn ide HD- und ND-Zulaufleitungen einen achsial in dem eingeführten Rohr verschieblichen Verstellring aufweisen. Auf diese Weise kann die Menge der aus den Überströmkammern mitgerissenen Medien auf einfache Weise geregelt werden.

Eine andere Ausführung sieht anstelle des Ejektors gewichts- oder federbelastete Membrane in den Überströmgefäßen vor. Hiermit kann der Energiebedarf für die Umwälzpumpen reduziert werden. Die Feder- oder Gewichtskraft ist so bemessen, daß sie gegen den Druckabfall im Druckmengentauscher ausreicht. Erst nach dem Schließen des Dreiwege-Absperrorganes beim Überströmen in die Überströmgefäße wird die Feder gespannt bzw. das Gewicht gehoben. Nach dem Öffnen des Dreiwege-Ventiles schiebt die zusätzliche Federkraft bzw. das Gewicht das Wasser zurück.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere durch einen hohen technischen Fortschritt aus, der unter anderem darin zu sehen ist, daß die gesamte Anlage lediglich mit einem einzigen automatisch arbeitenden Absperrorgan arbeitet, nur eine geringe Zahl an Rückschlageinrichtungen benötigt und vor allem nur eine einzige durch Druckwechsel beaufschlagte Austauschkammer aufweist. Damit ist ein geringer Steuerungsaufwand bei sicherer Betriebsweise zu erreichen. Mit schnellem Druckwechseln wird bei gleicher Leistung der Druckmengentauscher kleiner: dieses wird hier erreicht durch schnell schließende Absperrorgane.

Die Erfindung wird anhand der Figuren im nachfolgenden weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den schematisierten Aufbau des Druckmengentauschers,

Fig. 2 einen Ejektor im Schnitt,

Fig. 3 einen Trennkörper in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 einen Druckmengentauscher mit Membranen und 3-Wege-Absperrorgan,

Fig. 5 einen Druckmengentauscher mit gewichtsbelasteten Membranen ohne Ejektor,

Fig. 6 eine federbelastete Membrane und

Fig. 7 und 8 schnell schließende Absperrorgane.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckmengentauscher wird über die HD-Zulaufleitung 1 beispielsweise mit Hochdruck-Kaltwasser von über Tage aus versorgt. Die HD-Zulaufleitung ist ebenso wie die HD-Ablaufleitung 2 im Schacht verlegt, wobei über die HD-Ablaufleitung beispielsweise das unter Tage zur Wetterkühlung eingesetzte Warmwasser nach über Tage zurückgeführt wird. Mit 3 ist die ND-Ablaufleitung für das kalte Wasser und mit 4 die ND-Zulaufleitung für den Warmwasserrücklauf bezeichnet.

Zwischen diesen Zulauf- und Ablaufleitungen 1 bis 4 sind die einzelnen Teile des Druckmengentauschers angeordnet. Der Druckmengentauscher besteht hier eigentlich nur noch aus der Druckaustauschkammer 5 mit entsprechenden Niederdruck- und Hochdruckwechseln, die über ein einziges selbsttätig schaltendes Absperrorgan 8 durchgeführt werden. Die Überströmkammern 6 und 7 sind jeweils nur mit Hochdruck oder Niederdruck beaufschlagt. Hat beispielsweise die Druckaustauschkammer 5 die Hochdruckphase, so strömt in dieser Zeit das rücklaufende ND-Wasser in die Überströmkammer 7 und verdrängt dort kaltes Wasser direkt in die ND-Ablaufleitung 3. Hat die Druckaustauschkammer 5 dagegen die Niederdruckphase, so strömt in dieser Zeit das Hochdruck-Kaltwasser aus der HD-Zulaufleitung 1 in die Überströmkammer 6 und verdrängt dort warmes Wasser direkt in die HD-Ablaufleitung 2.

Das HD-Kaltwasser aus der HD-Zulaufleitung 1 wird über ein automatisch arbeitendes Absperrorgan 8 über die Anschlußleitung 24 in die Druckaustauschkammer 5 geschleust, in welchem es über eine Mischzone 33 oder einen Trennkörper 34 das eingelagerte warme Wasser über die Anschlußleitung 27 und über das Rückschlagabsperrorgan 13 in die HD-Ablaufleitung 2 nach über Tage fördert. Innerhalb der HD-Zulaufleitung 1 und der ND-Zulaufleitung 4 ist ein Ejektor 23 bzw. 22 geschaltet, der aus der Überströmkammer 6 bzw. der Überströmkammer 7 Wasser abgesaugt und in den Strom zur Druckaustauschkammer 5 eingibt. Dabei wird gemäß Fig. 2 das ankommende Wasser vorzugsweise durch die Ringdüse 30 auf hohe Geschwindigkeit gebracht und saugt so aus der Anschlußleitung 25 bzw. 29 entsprechende Wassermengen, die dort vorher eingelagert wurden. Über den Verstellring 31 kann beispielsweise durch Drehen der Verstellung 32 der Öffnungsquerschnitt für das aus der Überströmkammer 6 bzw. zuströmende Medium reguliert werden. Das jeweils aus den Überströmkammern entnommene Medium wird im oberen bzw. unteren Bereich durch nachströmendes Medium ersetzt. Die einzelnen Kammern weisen hierzu entsprechende Anschlußleitungen 24, 25, 26, 27, 28, 29 auf.

Die Stromregelung des Kaltwassers aus der Überströmkammer 6 in den Ejektor 23 wird über die Temperaturfühler 16 und ein Thermostatventil 15 zusätzlich geregelt. Gerät die Mischzone 33 in den Bereich des unteren Temperaturfühlers 16, so wird das träge arbeitende Thermostatventil 15 gedrosselt. Der obere Temperaturfühler 16 öffnet das Thermostatventil 15 entsprechend.

Während der Hochdruckphase ist das Rückschlagabsperrorgan 14 geschlossen. Das rückfließende Niederdruckwasser wird daher während der Hochdruckphase der Druckaustauschkammer 5 direkt über das Thermostatventil 17 den Ejektor 22 und die Anschlußleitung 29 in die Überströmkammer 7 geführt und verdrängt dort kaltes Wasser über das Ventil 20 und die Anschlußleitung 26 in die ND-Ablaufleitung 3, wobei die Rückschlageinrichtung 10 geschlossen ist. Das Thermostatventil 20 sorgt über seine Temperaturfühler 21 dafür, daß kein warmes Wasser aus der Überströmkammer 7 in die ND-Ablaufleitung 3 überströmt. Es drosselt den Wasserstrom in der Anschlußleitung 26, sofern die Mischzone 33 den unteren Temperaturfühler 21 erreicht. Alle eingesetzten Thermostatventile sind träge und regulieren in einem Zeitraum von mehr als einem Druckwechsel, so daß die Hauptströmungen in den einzelnen Leitungen annähernd konstant bleiben.

Die Öffnungs- bzw. Schließzeit des automatisch arbeitenden Absperrorganes 8, 9 sind so bemessen, daß auch bei maximalen Strömungsfluß die Mischzone 33 niemals die Zuleitungen zur Druckaustauschkammer 5 erreicht. Die Mischzone 33 schwingt also hubartig auf und nieder, wobei die Hubhöhe abhängig ist von der Umschaltgeschwindigkeit des Absperrorgans 8, 9 und der jeweils fließenden Kühlwassermenge.

Die Strommenge wird durch das Thermostatventil 17 eingeregelt. Ist der Strom aus der ND-Zulaufleitung 4 größer als der Strom aus der HD-Zulaufleitung 1, so ist der Hub in der Druckaustauschkammer 5 nach unten größer, so daß das warme Wasser dem Temperaturfühler 18, 19, über das Thermostatventil 17 den Sekundärkreis drosseln läßt. Ist andererseits der Strom aus der HD-Zulaufleitung 1 stärker, so erreicht das kalte Wasser den Temperaturfühler 19 und öffnet das Thermostatventil 17.

Nach dem Schließen des Absperrorganes 8 schließt selbsttätig das Rückschlagabsperrorgan 13. Die Strömung im Ejektor 23 kehrt um, so daß das Wasser aus der HD-Zulaufleitung 1 nicht mehr zur Druckausgleichskammer 5 sondern über den Ejektor 23 zur Leitung 25 gelangt und die Überström-Kammer 6 mit kaltem Wasser füllt, wobei das dort gelagerte warme Wasser in die HD-Ablaufleitung 2 nach über Tage geführt wird.

Die Rückschlageinrichtung 10 besitzt eine Druckausgleichsdrossel 12, vorzugsweise ein Durchflußvolumenventil, (z. B. für konstanten Durchfluß von 10/1 min). Nach dem Schließen des Absperrorgans 8 und des Rückschlag-Absperrorgans 13 baut der Hochdruck über die Druckausgleichsdrossel 12 in der Druckaustauschkammer 5 ab, die Rückschlageinrichtung 10 öffnet mit Hilfe einer kleinen Vorspannung 11.

Der Ejektor 22 erzeugt ebenfalls einen Druckstrahl, so daß er aus der Überströmkammer saugt: d. h. nach Öffnen der Rückschlageinrichtung 10 öffnet auch das Rückschlagabsperrorgan 14 und das warme Wasser fließt in die Druckaustauschkammer 5 und verdrängt kaltes Wasser in die ND-Ablaufleitung 3. Gleichzeitig wird mittels Ejektor 22 warmes Wasser aus dem oberen Teil der Überströmkammer 7 entnommen und ebenfalls in die Druckaustauschkammer 5 geleitet, wobei ein Teil (ca. die Hälfte) des kalten Wassers in dem unteren Bereich der Überströmkammer 7 nachfließt.

Während dieser ND-Phase des Druckaustauschkammer 5 strömt das kalte HD-Wasser in die Überströmkammer 6 und verdrängt das warme Wasser.

Die Temperatur- und Volumenregelung der Niederdruck-Phase entspricht funktionell der HD-Phase.

Der Ejektor (Fig. 2) erzeugt einen Saugdifferenzdruck, der größer ist als der Strömungswiderstand zwischen den Kammern, zuzüglich Zusatzströmung aus der jeweiligen Überströmkammer und zuzüglich Regeldruckvorgabe des Thermostatventiles.

Dieser Druckverlust ist jedoch nicht höher als bei vergleichbaren Hochdruckwärmetauschern.

Fig. 3 zeigt einen Trennkörper 34 mit Rohrleitung 35. Dieser Trennkörper wird in den Kammern angeordnet und verhindert das Entstehen der Mischzone 33. Er reduziert den Kälteverlust und macht die Thermostatventile und Fühler 15, 16, 20, 21 überflüssig.

Die Fig. 4 zeigt einen Druckmengentauscher mit Trennfolien bzw. mit Membranen 38 in den Kammern 6, 5, 7. Anstelle des Absperrorgans 8, 9 und der Rückschlageinrichtung 10 der Vorspannung 11 und der Druckausgleichsdrossel 12 ist ein Dreiwege-Absperrorgan 36, 37 eingesetzt, das periodisch und selbsttätig wechselseitig einerseits die Hochdruckzuführung 1 mit dem Druckraum 5 bzw. die Niederdruck-Ableitung 3 mit dem Druckraum 5 verbindet. Alternativ zur Thermostatregelung im Druckwechselgefäß 5 nach Fig. 1 ist in Fig. 4 eine Volumenregelung vorgesehen, bei der über eine Druckvolumenmeßeinrichtung 40 des Primärkreises der Sekundärkreis über das Drosselregelventil 41 gesteuert wird. Die Membranen 38 liegen in den Endstellungen vor Lochblechen 39 mit kleinen Ein- bzw. Auslaßöffnungen. Eine Thermostatregelung ist hier nicht notwendig. Mit dieser Einrichtung kann beispielsweise neben dem Einsatz in den Großklimatisierungsanlagen des Tiefen-Bergbaus Grubenwasser mit Hilfe des Frischwassers, das in die Grube fließt, gehoben werden. Die Wasserhaltung braucht nur das überschüssige Grubenwasser zutage zu pumpen. Das kalte Wasser ist hier durch Frischwasser, das warme Wasser durch Grubenwasser ersetzt. Die Funktion entspricht im übrigen der von Fig. 1.

Die Fig. 5 zeigt einen Druckmengentauscher ähnlich wie Fig. 4, anstelle des Ejektors 23, 22 sind hier gewichtsbelastete Membranen 42 eingesetzt. Alternativ sind hier zur Volumenregelung druckunabhängige Volumenregelventile 47 eingesetzt. Diese Volumenregelventile sind für ganz bestimmte Durchflußmengen eingestellt und halten diese druckunabhängig ein. Für unterschiedliche Wasserumwälzmengen können mehrere Volumenregelventile parallel geschaltet werden. Druckstöße aus dem Druckmengentauscher werden durch die Volumenregelventile aufgenommen und wirken nicht in das Rohrnetz. Die Funktion entspricht im übrigen der von Fig. 4.

Fig. 6 zeigt als Beispiel eine federbelastete Membran 43. Die Federkraft kann zusätzlich oder anstelle der Gewichtsbelastung eingesetzt werden.

Die Größe des Druckmengentauschers bzw. das Arbeitsvolumen der Kammern ist neben der Nennleistung abhängig von der Schaltschnelligkeit der Absperrorgane. Bei Reduzierung der Schaltzeit von einer Minute je Druckwechsel auf eine Sekunde kann der Durchmengentauscher auf etwa 1/30 seiner Kammergröße reduziert werden. Große Pumpen haben beispielsweise Schaltwechsel der Plattenventile von Bruchteilen einer Sekunde.

Die Fig. 7 zeigt ein Rückschlagventil 13, 14 mit einer dünnen Rückschlagscheibe 45 und nur wenige Millimeter Schaltspiel. Scheibe 45 und Widerlager 44 sind mit vielen Ringsegment-Öffnungen versehen, die gegeneinander versetzt angeordnet sind und so im geschlossenen Zustand gegeneinander verdeckt sind. Ein derartiges Rückschlagscheibenventil arbeitet weitgehend verschleißfrei.

Die Fig. 8 zeigt eine entsprechende Ausführung eines Dreiwegeventils 36. Die pendelnd gelagerte doppelte Rückschlagscheibe 45 benötigt nur wenige Millimeter Pendelhub und wird über einen entsprechend langen Hebelarm 46 direkt durch den Elektromagneten 37 betätigt.

 1 HD-Zulaufleitung
Hochdruck-Kaltwasserzuleitung von über Tage
 2 HD-Ablaufleitung
Hochdruck-Warmwasserableitung nach über Tage
 3 ND-Ablaufleitung
Niederdruck-Kaltwasserzuleitung zu den Kühlern unter Tage
 4 ND-Zulaufleitung
Niederdruck-Warmwasserrücklauf unter Tage
 5 Druckaustauschkammer
 6 HD-Überströmkammer
 7 ND-Überströmkammer
 8 Absperrorgan
 9 Stellantrieb bzw. Motor des Absperrorganes
10 Rückschlagventil-Einrichtung
11 Vorspannung
12 Druckausgleichsdrossel
13 Rückschlag-Absperrorgan gegen Hochdruck
14 Rückschlag-Absperrorgan gegen Niederdruck
15 Thermostatventil 15
16 Temperaturfühler des Thermostat-Ventils 15
17 Thermostatventil
18, 19 Temperaturfühler des Thermostat-Ventils 17
20 Thermostatventil
21 Temperaturfühler des Thermostat-Ventils 20
22 Ejektor
23 Ejektor
24 Anschlußleitung der Druck-Austauschkammer 5
25 Anschlußleitung der Hochdruck-Überströmkammer 6
26 Anschlußleitung der Niederdruck-Überströmkammer 7
27 Anschlußleitung der Druck-Austauschkammer 5
28 Anschlußleitung der Hochdruck-Überströmkammer 6
29 Anschlußleitung der Niederdruck-Überströmkammer 7
30 Ringdüse für Ejektor 22 oder 23
31 Verstellring der Ejektor-Ringdüse
32 Verstellung des Verstellringes
33 Mischzone Kalt- und Warmwasser oder Leichttrennkörper
34 Trennkörper
35 Rohrführung für Trennkörper 34
36 Dreiwege-Absperrorgan
37 Stellantrieb bzw. Motor des Dreiwege-Absperrorganes 36
38 Trennfolie bzw. Membrane
39 Lochblech mit Ein- bzw. Auslaßöffnungen
40 Volumenmeßeinrichtung
41 Drosselregelventil
42 gewichtsbelastete Membrane
43 federbelastete Membrane
44 Widerlager mit Öffnungen für Rückschlagscheibe
45 Rückschlagscheibe mit Durchflußlöchern
46 Hebelarm für Dreiwege-Absperrorgan
47 Volumenregelventile

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Druckaustausch und Volumenausgleich von vorzugsweise flüssigen Medien, bestehend aus drei Kammern, die zwischen den medienführenden Hochdruck- und Niederdruckleitungen angeordnet und über Ventile miteinander sowie mit den Leitungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer als Druckaustauschkammer (5) und zwei weitere Kammern als Überströmkammern (6, 7) parallel geschaltet sind, wobei

• - der Druckaustauschkammer (5) in der Hochdruck-Zulaufleitung (1) in Strömungsrichtung ein periodisch öffnendes und schließendes Absperrorgan (8) sowie eine entgegen der Strömungsrichtung öffnende Rückschlageinrichtung (10) und in der Niederdruck-Zulaufleitung (4) in Strömungsrichtung öffnende Rückschlag-Absperrorgane (13, 14) zugeordnet sind, und
• - die eine Überströmkammer (6) über einen Ejektor (23) mit der Hochdruck-Zulaufleitung (1) und der zum Absperrorgan (8, 5) führenden Leitung verbunden ist und
• - die andere Überströmkammer (7) über einen Ejektor (22) mit der Niederdruck-Zulaufleitung (4) und der zu dem Absperrorgan (14) führenden Leitung verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckaustauschkammer (5) und die parallel geschalteten Übersetzströmkammern (6, 7) senkrecht stehend angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlageinrichtung (10) über eine Vorspannung (11) in Richtung Druckaustauschkammer (5) öffnend ausgebildet und über eine Druckausgleichsdrossel (12) überbrückt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anschlußleitung (24 bzw. 26) jeweils zwischen der Überströmkammer (6 bzw. 7) und der Hochdruck-Zulauf- (1) bzw. Niederdruck-Ablaufleitung (3) ein Ventil (15 bzw. 20) vorgesehen ist, das durch in den Überströmkammern angeordnete obere und untere Temperaturfühler (16 bzw. 21) schaltbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Niederdruck-Zulaufleitung (4) ein über die der Druckaustauschkammer (5) zugeordneten Temperaturfühler (18, 19) schaltbares Thermostatventil (17) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckaustauschkammer (5) und/oder den Überströmkammern (6, 7) scheibenförmige Trennkörper (34) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkörper (34) seitlich geführt ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkörper (34) als Rohrführung (35) wirkende hohlzylindrische Aufbauten aufweist und aus wärmeisolierendem Kunststoff hergestellt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ejektor (22, 23) aus einem Rohrstück größeren Durchmessers und dem darin eingeführten Rohr der HD- bzw. ND-Zulaufleitung (1, 4) besteht, wobei das Rohrstück sich unter Bildung einer Ringdüse (30) bis auf den Durchmesser der Zulaufleitungen verjüngend ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die HD- und ND-Zulaufleitungen (1, 4) einen achsial in dem eingeführten Rohr verschieblichen Verstellring (31) aufweisen.

11. Vorrichtung zum Druckaustausch und Volumenausgleich von vorzugsweise flüssigen Medien, bestehend aus drei Kammern, die zwischen den medienführenden Hochdruck- und Niederdruckleitungen angeordnet und über Ventile miteinander sowie mit den Leitungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine Kammer als Druckaustauschkammer (5) und zwei weitere Kammern als Überströmkammern (6, 7) parallel geschaltet sind,
• - daß zwischen der Hochdruck-Zulaufleitung (1), der Niederdruck-Ablaufleitung (3) und der Druckaustauschkammer (5) ein periodisch wechselseitig öffnendes und schließendes Drei-Wege-Absperrorgan (36, 37) angeordnet ist,
• - daß in der Niederdruck-Zulaufleitung (4) in Strömungsrichtung öffnende Rückschlag-Absperrorgane (13, 14) angeordnet sind, und
• - daß entweder die eine Druckströmkammer (6) über einen Ejektor (23) mit der Hochdruck-Zulaufleitung (1) und der zum Absperrorgan (36, 37) führenden Leitung verbunden ist, und die andere Überströmkammer (7) über einen Ejektor (22) mit der Niederdruck-Zulaufleitung (4) und der zu dem Rückschlag-Absperrorgan (14) führenden Leitung verbunden ist oder in der Hochdruck-Zulaufleitung (1) und der Niederdruck-Zulaufleitung (4) jeweils ein Volumenregelventil (47) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Überströmkammern (6, 7) gewichtsbelastete Membrane (42) und/oder federbelastete Membrane (43) eingesetzt sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlag-Absperrorgane (13, 14) eine dünne nur wenige Millimeter öffnende Rückschlagscheibe (45) aufweisen, die mehrere Öffnungen besitzt, die im geschlossenen Zustand im Sitz verdeckt sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Absperrorgane (8, 9, 36, 37) in den Absperrscheiben oder Klappen (45) Öffnungen aufweisen, die in geschlossenem Zustand im Sitz verdeckt sind und mit einem Schließweg von nur wenigen Millimetern über einen Elektromagneten (37) mit Hebel (46) direkt betätigbar sind.