DE4007003C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher mit einem einen Speicherkern enthaltenden Innenbehälter, einem unter Bildung eines vorzugsweise evakuierten Isolierraums den Innenbehälter mit Abstand umgebenden Außenbehälter, zwei von außen durch den Isolierraum in den Innenbehälter geführten Leitungen, deren eine als Zuleitung und deren andere als Rückflußleitung für ein wärmetransportierendes Medium dient, wobei die den Isolierraum durchquerenden Leitungsabschnitte einen durch den Außenbehälter nach außen geführten geradlinigen Abschnitt und einen daran anschließenden, in den Innenbehälter einmündenden Krümmer aufweisen, wobei der dem Außenbehälter benachbarte Bereich der Leitungsabschnitte derart verformbar gestaltet ist, daß sowohl die Leitungslänge im verformbaren Bereich als auch in dessen Verlauf seine Längsrichtung veränderbar ist.

Ein Wärmespeicher dieser Art ist aus der DE-OS 37 25 165 bekannt. Bei der bekannten Konstruktion führt ein geradliniger Leitungsabschnitt vom Außenbehälter zum Krümmer, der an seinem unteren und oberen Ende jeweils einen kurzen, faltenbalgartigen Abschnitt aufweist.

Diese Anordnung ermöglicht es, Fertigungstoleranzen bei der Montage auszugleichen, wobei sowohl die Leitungslänge zwischen Krümmer und Außenbehälter verändert werden kann, wie auch in gewissen Grenzen die Längsrichtung des zwischen den faltenbalgartigen Abschnitten befindlichen Leitungsabschnitts. Außerdem können Dehnungen aufgrund thermischer Einflüsse ausgeglichen werden.

Beim Einsatz unter räumlich beengten Verhältnissen kommt es darauf an, die Abmessungen des Wärmespeichers so gering wie möglich zu halten. Bei der aus der DE-OS 37 25 165 bekannnten Konstruktion ist der Spalt zwischen Außenbehälter und Innenbehälter verhältnismäßig groß.

Bei der Montage wird der mit den Leitungen versehene Innenbehälter in den Außenbehälter eingeführt und in seiner Position festgelegt. Dabei wird der Innenbehälter zunächst soweit aus seiner im Außenbehälter vorgesehenen endgültigen Lage versetzt, daß die über den Umfang des Innenbehälters nach außen überstehenden Leitungsenden das Einschieben des Innenbehälters nicht behindern. Sobald diese Leitungsenden gegenüber den ihnen zugeordneten Durchbrechungen im Außenbehälter ausgerichtet sind, wird der Innenbehälter in seine endgültige Lage gebracht, wobei die Leitungsenden durch die Durchbrechungen nach außen geschoben werden. Anschließend wird der Innenbehälter in seiner Position festgelegt, worauf die Leitungsenden dicht mit dem Außenbehälter verbunden werden.

Es hat sich gezeigt, daß der Spalt zwischen Außen- und Innenbehälter bis auf wenige Millimeter, beispielsweise 5 mm, verringert werden kann, ohne die Wirkung des Isolierraums zu beeinträchtigen. Andererseits ist es aus fertigungstechnischen Gründen erforderlich, die Zuleitung und die Rückflußleitung weiter aus dem Außenbehälter herauszuführen, um mit relativ geringem Aufwand eine zuverlässig dichte Verbindung herzustellen.

Der durch die Verringerung des Spalts erzielbaren Verringerung des Raumbedarfs für den Wärmespeicher steht entgegen, daß dann der Innenbehälter bei der Montage nicht mehr ausreichend aus seiner endgültigen Lage verlagert werden kann, um auch die Leitungen in den Innenbehälter einschieben zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die einfache und zuverlässige Montage auch bei geringem Bauvolumen des Wärmespeichers beizubehalten.

Die Lösungen dieser Aufgabe besteht bei dem eingangs genannten Wärmespeicher darin, daß auch die Krümmer gleichermaßen verformbar gestaltet sind.

Dadurch wird es möglich, die Zuleitung und die Rückflußleitung zumindest soweit gestreckt mit dem Innenbehälter zu verbinden, daß die dicht mit dem Innenbehälter verbundenen Leitungen das Einschieben des Innenbehälters in den Außenbehälter nicht behindern können. Wenn der Innenbehälter in seiner Position im Außenbehälter fixiert ist, können die Leitungen im Bereich der Krümmer nach unten abgewinkelt, aber zugleich auch in dem für die Ausrichtung gegenüber den ihnen am Außenbehälter zugeordneten Durchbrechungen erforderlichen Ausmaß nach oben verschoben werden. Sind die Leitungen gegenüber den Durchbrechungen ausgerichtet, werden die Leitungen nach unten durch die Durchbrechungen geschoben und dadurch die Krümmer in ihrer endgültige Form gebracht, worauf die Leitungen im Bereich der Durchbrechungen dicht mit dem Außenbehälter verbunden werden.

Die verformbare Gestaltung des Krümmers verbessert zudem die Fähigkeit der Leitungen, thermisch bedingte Dehnungen während des Betriebs auszugleichen und den Wärmespeicher frei von Spannungen und Vibrationen zu halten.

Der Krümmer kann den verformbaren Abschnitt am oberen Ende des von unten zum Krümmer führenden Leitungsteils vorteilhaft ersetzen. Es ist aber besonders zweckmäßig, daß in dem den Krümmern benachbarten Bereich der vom Außenbehälter zum Krümmer führenden Leitungsabschnitte in an sich bekannter Weise ein gleichermaßen verformbar gestalteter Abschnitt angeordnet ist, wobei sich nach einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der verformbare Bereich anschließend an die Krümmer bis in den Leitungsabschnitt erstreckt, der den Krümmer mit dem verformbaren Bereich verbindet, der dem Außenbehälter benachbart ist.

Vorzugsweise sind die verformbaren Abschnitte faltenbalgartig gestaltet.

Aus der DE-OS 37 22 520 ist ein Wärmeaustauschelement in Form eines Wellschlauches bekannt, bei dem die Breite der Wellentäler größer ist als die Breite der Wellenberge, um dadurch einen möglichst geringen Biegeradius im Krümmungsbereich des Wellschlauches zu erreichen und dadurch eine möglichst große Länge des Wellschlauches in einem gegebenen Volumen unterbringen zu können. Die verformbare, insbesondere auch die faltenbalgartige Gestaltung eines Krümmers ist demnach zwar an sich bekannt, nicht jedoch zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe. Während es im Falle der DE-OS 37 22 520 angestrebt wird, eine möglichst große Wärmetauscherfläche zu erhalten, ist beim Wärmespeicher eine Wärmeübertragung im Bereich der den Isolierraum durchquerenden Leitungsverbindung höchst unerwünscht, weshalb die Leitungsoberfläche insbesondere wegen der Wärmegestaltung an sich eher so gering wie möglich gehalten werden sollte, sofern nicht aufgrund anderweitiger Vorteile, wie etwa der Möglichkeit der Ausbildung einer Sperrschicht in der Leitung oder eine allgemeine Reduzierung des Bauvolumens eine Vergrößerung der Leitungsoberfläche in Kauf genommen werden kann.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmespeicher mit zylindrischer Gehäuseform, wobei die Zuleitung des Wärmeträgers in Montagestellung, die Rückflußleitung in ihrer fertig eingebauten Stellung dargestellt ist, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht in Richtung des Pfeils II in Fig. 1 auf die Stirnseite des Innenbehälters mit den fertig ausgerichteten und mit dem Außenbehälter verbundenen Leitungen bei abgenommenem Deckel des Außenbehälters.

Der dargestellte Wärmespeicher besteht aus einem kreiszylindrischen Innenbehälter 10 und einem ebensolchen Außenbehälter 12, zwischen welchen ein Isolierraum 14 ausgebildet ist. Eine Zuleitung 16 und eine Rückflußleitung 18 sind im oberen Bereich einer Stirnwand 20 des Innengehäuses 10 an diesem angeschlossen und sind durch den Isolierraum 14 vertikal nach unten aus dem Außenbehälter 12 herausgeführt.

Der Außenbehälter 12 besteht aus einem durch Sicken 22 verstärkten zylindrischen Mantel 24, der mit geringem Abstand in der Größenordnung von wenigen Millimetern konzentrisch den Innenbehälter 10 umschließt, und zwei in diesen Mantel 24 eingesetzten Stirnwänden 26 und 28. Der linken Stirnwand 26 (Fig. 1) benachbart ist ein Aufhängeelement 30 an der Innenseite des Außenbehälters 12, beispielsweise durch Schweißen, befestigt. Der rechten Stirnwand 28 benachbart ist ein weiteres Aufhängeelement 32 an der Innenfläche des Mantels 24 befestigt und über Anschlußbolzen 54 und 56 mit dem Innenbehälter 10 verbunden.

Im Zentrum der linken Stirnwand 20 des Innenbehälters 10 ist eine Führungshülse 34 für eine Schraubendruckfeder 36 angebracht, die koaxial zur Achse der Behälter 10 und 12 zwischen dem Innenbehälter 10 und dem Außenbehälter 12 eingespannt ist. Die der Stirnwand 20 gegenüberliegende Stirnwand 26 des Außenbehälters 12 weist ebenfalls eine Führungshülse 38 für die Druckfeder 36 auf, die mit einem axial verstellbaren Einsatz 40 zur Veränderung der wirksamen Länge der Druckfeder 36 versehen ist.

Bei dieser Anordnung dient das Aufhängeelement 30 in erster Linie der axialen Festlegung zwischen innerem Behälter 10 und äußerem Behälter 12, während das Aufhängeelement 32 in erster Linie den radialen Abstand zwischen beiden Behältern 10 und 12 festlegt und zugleich eine Verdrehung der beiden Behälter 10 und 12 gegeneinander verhindert.

Die Zuleitung 16 und die Rückflußleitung 18 verlassen in einer zumindest annähernd horizontalen Richtung die Stirnwand 20 des Innenbehälters 10 und gehen dann jeweils über einen Krümmer 42 bzw. 44 in einen geradlinigen Abschnitt 46 bzw. 48 über, der etwa vertikal nach unten verläuft und im Bereich von beiden Leitungen 16 und 18 zugeordneten Durchbrechungen den Außenbehälter 12 nach außen durchquert und dort in Anschlußstutzen 50 bzw. 52 endet.

Die Leitungen 16 und 18 sind im Bereich der Krümmer 42 und 44 und in den dem Außenbehälter 12 benachbarten Bereichen 58 und 60 jeweils faltenbalgartig ausgebildet, wobei sich der faltenbalgartige Abschnitt im Bereich der Krümmer 42 und 44 bis in den geradlinigen Abschnitt 46 bzw. 48 hinein fortsetzt.

Wie anhand der Zuleitung 16 in Fig. 1 gezeigt ist, werden die Leitungen 16 und 18 in gestreckter Form mit dem Innenbehälter verbunden, so daß die Leitungen 16 und 18 das Einschieben des Innenbehälters 10 in den Außenbehälter 12 trotz des geringen Abstands zwischen Innenbehälter und Außenbehälter nicht behindern. Nach der Montage der Aufhängeelemente 32 und 30 ist der Innenbehälter 10 in seiner endgültigen Position relativ zum Außenbehälter 12 festgelegt.

Anschließend werden die Leitungen 16 und 18 im Bereich der Krümmer 42 und 44 einerseits nach unten umgelenkt und andererseits soweit nach oben verschoben bzw. in den geradlinigen Abschnitten 46 und 48 durch Zusammendrücken der faltenbalgartigen Bereiche soweit axial verkürzt, daß die Anschlußstutzen 50 und 52 gegenüber den im Außenbehälter 12 für den Durchtritt der Leitungen 16 und 18 vorgesehenen Durchbrechungen ausgerichtet werden können. Anschließend wird jeder der Krümmer 42 und 44 in seine endgültige, in Fig. 1 anhand der Rückflußleitung 18 dargestellte Lage gebracht und die geradlinigen Abschnitte 46 und 48 werden soweit gestreckt, daß die Anschlußstutzen 50 und 52 ihre endgültige Position einnehmen, worauf die dichte Verbindung zwischen den Anschlußstutzen 50 und 52 und dem Außenbehälter 12 erfolgt und der Außenbehälter 12 durch die Stirnwände 26 und 28 verschlossen wird.

Claims (4)

1. Wärmespeicher mit einem einen Speicherkern enthaltenden Innenspeicher (10), einem unter Bildung eines vorzugsweise evakuierten Isolierraums (14) den Innenbehälter (10) mit Abstand umgebenden Außenbehälter (12), zwei von außen durch den Isolierraum (14) in den Innenbehälter (10) geführten Leitungen (16, 18), deren eine als Zuleitung und deren andere als Rückflußleitung für ein wärmetransportierendes Medium dient, wobei die den Isolierraum (14) durchquerenden Leitungsabschnitte einen durch den Außenbehälter nach außen geführten geradlinigen Abschnitt und einen daran anschließenden, in den Innenbehälter einmündenden Krümmer (42, 44) aufweisen, wobei der dem Außenbehälter (12) benachbarte Bereich (58, 60) der Leitungsabschnitte derart verformbar gestaltet ist, daß sowohl die Leitungslänge im verformbaren Bereich als auch in dessen Verlauf seine Längsrichtung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Krümmer (42, 44) gleichermaßen verformbar gestaltet sind.

2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Krümmern (42, 44) benachbarten Bereich der vom Außenbehälter (12) zum Krümmer führenden Leitungsabschnitte in an sich bekannter Weise ein gleichermaßen verformbar gestalteter Abschnitt angeordnet ist.

3. Wärmespeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich anschließend an die Krümmer (42, 44) der verformbare Bereich bis in den Leitungsabschnitt erstreckt, der den Krümmer mit dem verformbaren Bereich (58, 60) verbindet, der dem Außenbehälter (12) benachbart ist.

4. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Abschnitte faltenbalgartig gestaltet sind.