DE7738633U1 - Druckgasspeicher - Google Patents

Description

Patentanwalt
Dipl.-lng. R. Liebelt

2000 Hamburg 1
Glockengießerwall 2-4, Tel. 32 4707

Helmut Breckwoldt 16. Dezember 1977

Bei den Kämpen 5 40/50 Li/Sch

2105 Seevetal 11

Druckgasspeieher

Die Neuerung betrifft einen Druckluft- oder Druckgasspeicher, der aus einem den Speicherraum umschließenden luft- und/oder gasdichten Behältnis besteht.

Zur Speicherung von größeren Mengen komprimierter Gase dienen in der Regel zylindrische oder kugelförmige metallische Behälter, in die dieses Gas eingespeist und über Reduzierventile entnommen wird. Diese Art der Lagerung von Druckgasen ist unwirtschaftlich, da der Speicherdruck, um das Volumen des Lagerbehälters optimal den unterschiedlichen Entnahm emengen anzupassen,

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•rheblich höher als der Druck sein muß, mit dem das Druckgas dem jeweiligen Verbraucher zugeführt wird. Es wird bei dieser Art der Speicherung somit in erheblichem Maße Kompressionsenergie vergeudet. Weiter ir^ die Lagerung von Druckgasen in derartigen Behältern nicht ganz frei von Gefahren; denn die Behälterwände dieser in der Regel im Freien aufgestellten Speicher können aufgrund von Materialfehlern oder Materialermüdungen bersten. Um die Betriebssicherheit derartiger Speicher zu gewährleisten, ist daher in bestimmten Zeitabschnitten aufgrund von gesetzlichen Vorschriften eine sogenannte "Technische Abnahme" durchzuführen, die sogar eine Begehung des Speicherraumes einschließen kann. Eine solche Maßnahme ist nicht nur zeitaufwendig, sondern auch teuer, da der Speicher mindestens druckentlastet, wenn nicht sogar entleert und zum Austreiben giftiger Stoffe durchlüftet werden muß.

Aufgabe der Neuerung ist es nun, einen Speicher für

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komprimierte Gase zu schaffen, der wartungsfrei zu betreil· ist und bei dem der Einspeisedruck in etwa dem Abgabedruck entspricht, d. h.tei dem der Druck des gespeicherten Gases unabhängig von der Speichermenge konstant bleibt.

Dieee Aufgabe wird neue rungs gemäß in ihrer allgemeinsten Form mit einem Speicherbehälter gelöst, bei dem eine den Speicherdruck bestimmende Flüssigkeitssäule mit konstanter Höhe den Gasraum, das ist der von der momentanen Druckgasmenge bei Speicherdruck eingenommene Raum, begrenzt. Dies wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung mit einem vorzugsweise unterirdisch anordbaren Gasspeicherraum erreicht, der durch waagerechte Trennwände in Kammern unterteilt ist, von denen jeweils zwei benachbarte über Steigrohre miteinander in Verbindung stehen, wobei die Steigrohre sich im wesentlichen über die gesamte Höhe der zu verbindenden Kammern erstrecken und an das aus der obersten Kammer aus dem Gasspeicherraum austretende Steigrohr eine Flüssigkeits-

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eäule angeschlossen ist, deren Höhe dem Speicherdruck entspricht. Dabei ist es zur optimalen Nutzung des Volumens des Gasspeicherraumes zweckmäßig, wenn das Volumen der Flüssigkeitssäule mindestens so groß wie dasjenige des Gasspeicherraumes ist.

Das in dem Druckspeicher nach der Neuerung zu lagernde komprimierte Gas wird in den Gasspeicherraum unmittelbar unterhalb der Trennwand der untersten Kammer eingespeist bzw. an dieser Stelle aus dem Gasspeicherraum entnommen. Bei gasfreiem Druckspeicher ist der Gasspeicherraum vollständig mit Flüssigkeit gefüllt, die vom eingespeisten Gas über die zum Boden einer Kammer weisende Öffnung des Steigrohres in die oberen Kammern und aus dem Gasspeicherraum gepreßt wird, so daß während des Füllvorganges von unten beginnend eine Kammer nach der anderen von der Flüssigkeit befreit und mit Druckgas gespeist wird. Auch wenn auf diese Weise die oberste Kammer vollkommen mit Druckgas gefüllt ist, hat eine weitere Einspeisung desselben in den Gasspeicherraum keine schäd-

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lichen Polgen, da das Überschußgas in die Flüssigkeitssäule entweichen kann und von dort an die Umgebung abgegeben wird. Auf diese Weise wird ein Druckgasspeicher erhalten, der ohne ein mechanisches wartungsintensives Sichaheitsventil arbeitet. Bei der Entnahme von Druckgas strömt die Flüssigkeit auf dem gleichen Weg wieder zurück in den Gasspeicherraum und drückt dabei das Druckgas aus demselben heraus. Da sich sowohl beim Füllen als auch beim Entleeren des Behältnisses die Höhe der Flüssigkeitssäule nur unwesentlich ändert, weil deren Querschnitt sf lache mit derjenigen des Gasspeicherraumes bzw. der Kammern übereinstimmt, oder gegenüber der letzteren als unendlich groß bezeichnet werden kann, ist die von einem Verdichter aufzubringende Arbeit, um das Druckgas in den Behälter einzuspeisen, jederzeit nahezu gleich. Dies führt gegenüber den bisherigen Druckgasspeichern zur Einsparung an Kompressionsenergie, da bei denselben der Speicherraum ein unveränderliches Volumen hat und darin unterschiedliche Gasmengen nur mit entsprechend verändertem Druck gespeichert werden können, um über ein

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- 6 Druckminderventil im Bedarfsfalle dem Verbraucher zu-

ΐ geführt zu werden.

j Bei einer "bevorzugten Ausführungsform der Neuerung ist

der Gasspeicherraum in Abhängigkeit von Speicherdruck in einem Gewässer schwimmend oder auf dessen Grund aufliegend verankert. In diesem Fall wird die Flüssigkeitssäule durch das Gewässer selbst gebildet und ist deren Höhe durch den Abstand des Behälters zur Gewässeroberfläche bestimmt. Um hierbei Schwankungen im Speicherdruck so gering wie möglich zu halten, wird der Gasspeicherraum eine große Grundfläche und eine geringe Höhe von nur wenigen Kammern aufweisen.

Falls kein Gewässer zur Aufnahme des Gasspeicherraumes eines Druckspeichers nach der Neuerung zur Verfügung steht, kann dieser Raum auch in das Erdreich eingelassen sein und die Flüssigkeitssäule bevorzugterweise in einem Sammelbehälter oberhalb des Gasspeicherraumes angeordnet sein, der mit dem letzteren einstückig ausgebildet sein kr 'να.. Ein solcher mit einem Flüssigkeitssammelbehälter

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versehener Druckgasspeicher kann aber auch in einem Gewässer stationiert sein, was den Vorteil "bietet, daß der Speicherdruck von der Höhe des Wasserstandes des Gewässers unabhängig ist, da die Flüssigkeitssäu-Ie in einem mit dem Gewässer nicht in Verbindung stehenden Earaa eingeschlossen ist.

Die neuerun^sgemäße Anordnung des das Druckgas aufnehmenden Gasspeicherraumes bietet noch den Vorteil, daß dessen Wandungen von außen druckbeaufschlagt sind und daher i«n Betriebszustand nur einem geringen Überdruck standhalten müssen, was die Gefahr, daß dieselben durch den Gasdruck zerstört werden, erheblich verringert. Aber auch wenn das Behältnis einmal bersten sollte, sind keine Folgeschäden zu befürchten, da mögliche davonflie-

*5 gende Behälterteile von dem angrenzenden Erdreich oder Gewässer aufgehalten werden.

Um sicherzustellen, daß während des Betriebes des neuerungsgemäßen Druckgasspeichers die Flüssigkeit möglichst vollständig aus den einzelnen Kammern des Gasspeicher-

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raumes vom Druckgas herausgepreßt oder beim Entnehmen von Druckgas aus dem Behältnis möglichst das gesamte Gasvolumen von der Flüssigkeit verdrängt wird, hat es sich weiterhin "bewährt, daß die Mündungen der Steigrohre in Vertiefungen in den Trennwänden hineinragen.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird noch an Hand der Zeichnung beschrieben, in der schematisch im Schnitt ein Behältnis gezeigt ist, das als Druckgasspeicher nach der Neuerung dient.

Das Behältnis 1 ist durch eine Querwand 2 in zwei übereinander liegende Räume 3· 4- mit gleich großer Grundfläche unterteilt, von denen der untere den Gasspeicherraum 3 bildet, während der obere als Sammelbehälter 4- für das die Flüssigkeitssäule bildende Medium dient. In d^n Gasspeicherraum 3 sind eine Vielzahl von waagerechten Trennwänden 5 eingezogen, die diesen Saum in Kammern 6 unterteilen. In die unterste der Kammern 6 mündet eine Gasleitung 7» die mit nicht dargestellten Verbrauchern und

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Druckgaserzeugern in Verbindung steht und über die Druckgas in den Gasspeicherraum 3 eingespeist oder daraus abgezogen wird. Je zwei benachbarte Kammern 6 stehen über Steigrohre 8 miteinander in Verbindung, die in Vertiefungen 9 in den Trennwänden 5 münden. Die den Gasspeicherraum 3 vom Sammelbehälter 4- abtrennende Querwand 2 wird gleichfalls von einem Steigrohr 10 durchdrungen, das eine Verbindung zwischen der obersten Kammer 6 des Gasspeicherraumes 3 und dem Sammelbehälter 4 schafft.

Die Wandungen des Behältnisses 1, die Querwand 2 und die Trennwände 5 sind gas- und flEsigkeitsundurchlässig ausgebildet und können aus Metall, Kunststoff oder Mauerwerk wie Beton bestehen. Das Behältnis 1 selbst ist zweckmäßigerweise so tief im Erdreich angeordnet, daß sein oberer Rand mit der Erdoberfläche fluchtet, wobei der Sammelbehälter 4- eine nicht dargestellte gasdurchlässige Abdeckung trägt.

Im folgenden wird noch kurz die Arbeitsweise des Druck-

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- 10 gasspeichers nach der Neuerung erläutert:

Im drucklosen Zustand sind mindestens die unteren Kammern 6 des Gasspeicherraumes 3, wenn nicht sogar dieser Raum und ein Teil des Sammelbehälters 4-, mit ΐ üssigkeit gefüllt, deren Füllstandshöhe von der Sohle des Behältnisses 1 aus gemessen, dem Gasspeicherdruck unmittelbar proportional ist. Wird nun Druckgas über die Gasleitung 7 in die unterste Kammer 6 des Gasspeicherraumes 3 eingespeist, entweicht über das entsprechende Steigrohr 8 Flüssigkeit aus dieser Kammer 6, welche bewirkt, daß aus uer obersten Kammer 6 des Gasspeicherraumes 3 Flüssigkeit in den Sammelbehälter 4 ausgestoßen wird. Das eingespeiste Druckgas verdrängt in der untasten Kammer 6 beginnend die gesamte Flüssigkeit aus dem Gasspeicherraum 3 in den Sammelbehälter 4-, Dabei wird das restlose Austreiben der Flüssigkeit mit Hilfe des Druckgases aus dem Gasspeicherraum 3 durch die Anordnung der Mündung der Steigrohre 8 in den Vertiefungen 9 in. den Trennwänden 5 unterstützt. Wird in den vollkommen flüssigkeits-

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freien Gasspeicherraum 3 weiterhin Druckgas eingespeist, entweicht dieses über das Steigrohr 10 in den Sammelbehälter 4 und wird von dort an die Umgebung abgegeben, wodurch eine ohne mechanische Teile arbeitende und daher wartungsfreie Überdrucksicherung für den Gasspeicherraum 3 erhalten wird. Der Speicherdruck wird hierbei ausschließlich von der Höhe der Flüssigkeitssäule im Behältnis 1 bestimmt und kann durch Zugabe oder Abzug von Flüssigkeit in oder aus

Ί0 dem Sammelbehälter M- den jeweiligen Bedürfnissen schnell angepaßt werden.

Beim Entnehmen von Druckgas aus dem Gasspeicherraum strömt Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter 4- in diesen Raum ιιηΊ verdrängt Druckgas, das über die Gasleitung 7 abgeleitet wird.

Die Neuerung ist jedoch nicht auf das geaaLgte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern schließt jede für den Fachmann geläufige Abwandlung

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ein. So kann zum Beispiel auf dem Sammelbehälter 4- für die Flüssigkeit verzichtet werden, wenn der Gasspeicherraum 3 in einem Gewässer so tief angeordnet wird, da_ß die über der Querwand 2 liegende Wassersäule dem Speicherdruck entspricht.

- Schutzansprüche -

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Claims (1)

1. Helmut Breckwoldt; .... _; ·· · 40/=0

   Schur zansprüche

   1. Druckgasspeicher, dadurch kennzeichnet, daß er aus einem vorzugsweise unterirdisch anordbaren Gasspeicherraum (3) "besteht, der durch waagerechte 'Trennwände (5) in Kammern (6) unterteilt ist, von denen jeweils zwei benachbarte über Steigrohre (8) miteinander in Verbindung stehen, wobei die Steigrohre (8) sich im wesentlichen über die gesamte Höhe der zu verbindenden Kammern (6) erstrecken, an das aus der obersten Kammer (6) aus dem Gasspeicherraum (3) austretende Steigrohr (10) eine Flüssigkeitssäule angeschlossen ist, deren Höhe dem Speicherdruck entspricht, und in die unterste Kammer (6) eine Gasleitung (7) mündet.

   2. Eruckgasspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Flüssigkeitssäule mindestens so groß wie dasjenige des Gasspeicherraumes (3) ist.

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   3· Druckgasspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasspeicherraum (3) in einem Gewässer schwimmend oder auf dessen Grund aufliegend verankert ist.

   M-. Druckgasspsicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasspeicherraum (3) in das Erdreich eingelassen ist.

   5>. Druckgasspeicher nach einem der vorherigen Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitssäule in einem Sammelbehälter (4) oberhalb des Gas-Speicherraumes (3) angeordnet ist, der mit diesem fiaum (3) vorzugsweise einstückig ausgebildet ist.

   6. Druckgasspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen der Steigrohre (8, 10) in Vertiefungen (9) in den Trennwänden (5) hineinragen.

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