EP1447613A2 - Gasspeicher - Google Patents

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EP1447613A2
EP1447613A2 EP04450029A EP04450029A EP1447613A2 EP 1447613 A2 EP1447613 A2 EP 1447613A2 EP 04450029 A EP04450029 A EP 04450029A EP 04450029 A EP04450029 A EP 04450029A EP 1447613 A2 EP1447613 A2 EP 1447613A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
outer membrane
gas storage
membrane
storage device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP04450029A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1447613A3 (de
EP1447613B1 (de
Inventor
Karl Klien
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sattler AG
Original Assignee
Sattler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Sattler AG filed Critical Sattler AG
Publication of EP1447613A2 publication Critical patent/EP1447613A2/de
Publication of EP1447613A3 publication Critical patent/EP1447613A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1447613B1 publication Critical patent/EP1447613B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17B—GAS-HOLDERS OF VARIABLE CAPACITY
    • F17B1/00—Gas-holders of variable capacity
    • F17B1/24—Gas-holders of variable capacity of dry type
    • F17B1/26—Gas-holders of variable capacity of dry type with flexible walls, e.g. bellows

Definitions

  • the invention relates to a gas storage device with a flexible inner membrane and one this at least partially surrounding flexible outer membrane, the Inner membrane closes a variable gas storage space in and out of the Inlets and outlets the gas to be stored can be introduced or derived, and wherein Auxiliary gas via a feed device in the between the inner membrane and the External membrane formed space can be introduced.
  • a gas storage of this type is e.g. from AT 391 181 B and serves the Intermediate storage of a gas by at least one gas generator in the Gas storage initiated and by at least one gas consumer from this can be removed.
  • an independent energy supply e.g. in gas generation through biological processes, such as in agricultural Area run by itself, can be guaranteed.
  • the gas stored in the inner membrane is pressurized via a at the highest point of the outer membrane arranged dome-shaped steel nozzle, the has a considerable weight.
  • the steel socket strikes together with the feeder, e.g. a supply line for the auxiliary gas with which he is connected against the outer membrane and the inner membrane or calls Walk movements of the membranes, resulting in damage and thus a Reducing the life of the gas storage or even leaks that a Leakage of the gas to be stored or the auxiliary gas cause can.
  • the feeder e.g. a supply line for the auxiliary gas with which he is connected against the outer membrane and the inner membrane or calls Walk movements of the membranes
  • the object of the invention is therefore to provide a gas storage of the type mentioned specify the damage to the outer membrane and to the Inner membrane, in particular due to external weather influences or due to an interruption in the energy supply can be largely avoided can.
  • this is achieved in that a along the inside or Outside of the outer membrane extending supply channel for introducing the Auxiliary gas is provided in the space, which feed channel with the input side the feed device is connected.
  • At least one area the outer membrane with a plurality of gas inlet holes spaced apart from one another is provided, which is arranged on the outside of the outer membrane Feed channel are connected, which in turn with the feed device for the Auxiliary gas is connected and which covers the area with the gas inlet holes.
  • Gas storage compared to the known gas storage consists in the direct introduction of the auxiliary gas through a plurality of holes recessed in the outer membrane without the help of connecting pieces.
  • the one on the outside of the outer membrane arranged feed channel can with a relatively low weight and moreover be designed flexibly, so that in strong wind, precipitation or in one Pressure drop in the interspace does not affect the outer membrane or damaging forces or torques.
  • But also over several Holes of distributed introduction of the auxiliary gas are distinguished from a punctiform one to the effect that the intended regulation of the pressure in the inner membrane takes much shorter control times.
  • the feed channel can also be on the inside of the outer membrane be arranged. In this case e.g. several across the length of the feed channel distributed holes are provided, through which the auxiliary gas directly into the space can occur.
  • the outer membrane of the invention Gas storage can be composed of several segments that run along its Long sides connected to each other, preferably welded, so that the Outer membrane has a hollow spherical shape in the inflated state.
  • auxiliary gas supply Damage effects are the lowest possible weight and one possible low mass concentration on the outer membrane.
  • this can be achieved in that the wall of the feed channel by a flexible Surface element is formed, at least in some areas along its edge the outer membrane is connected, so that the between the outer membrane and the flexible surface element formed gas-tight to the environment is completed and through the gas entry holes with the gap communicated.
  • the flexible surface element forms the sealing feed channel for the introduction of the auxiliary gas into the space between the outer membrane and Inner membrane that has neither edges nor a point-like Load represents damage to the outer membrane in wind or rain could cause.
  • the gas entry holes can be made along a length circle of in inflated outer membrane located. In this way the inflowing auxiliary gas reaches the entire height of the outer membrane Gap and there is a quick balance from within the Gap temporarily existing pressure differences.
  • the outer membrane is usually in the same size, congruent segments is divided, it can be advantageous to the flexible surface element in a similar shape and from the same material as an outer membrane segment and form it with to connect one of these segments of the outer membrane.
  • the edge of the flexible surface element on the Outer membrane at least in regions with the edges of one of the outer membrane segments connected, preferably welded.
  • a suitable introduction of the auxiliary gas into the feed channel can be via a point in the flexible surface element take place, according to a further embodiment of the Invention can be exempted from a connection opening in the flexible surface element, which can be connected to a connecting piece connected to the feed device.
  • the shape or size of the connection opening can vary depending on the connection piece, laminar inflow through the connection opening should preferably be ensured. A cheap attachment of the connection piece on the flexible surface element is out given static reasons near the ground.
  • the pressure forces acting on the gas inlet holes can be as close as possible uniform loading of the connection points between the outer membrane segments be arranged so that the gas entry holes along the longitudinal center line of the outer membrane segment connected to the flexible surface element run.
  • the gas entry holes may need to be reinforced or stiffened to avoid overstressing or tearing it, what can be achieved in that each inside the gas inlet holes cruciform web is formed so that each of the gas entry holes from four to the cross-shaped web arranged, quarter-circle-shaped partial holes assembled is.
  • the invention relates to a gas storage with a flexible inner membrane and a flexible outer membrane surrounding this at least partially, the Inner membrane closes a variable gas storage space in and out of the Inlets and outlets the gas to be stored can be introduced or derived, and wherein Auxiliary gas via a feed device in the between the inner membrane and the External membrane formed space can be introduced, in particular with the Features of the above gas storage device according to the invention.
  • the object of the invention is therefore to provide a gas storage device, which also in the event of elimination the application of pressure by the printing device at least up to one Restarting the power supply after an interruption of the pressure essentially in the space between the outer membrane and the inner membrane can maintain unchanged.
  • this is achieved in that the feed device via a Check valve, if necessary via the feed channel, with the gap connected is.
  • a pressure relief valve is arranged, which at Exceeding a predetermined pressure, the gap as long as Environment connects until the overpressure is balanced.
  • the Overpressure valve safeguards the auxiliary gas or air side, which in gas production e.g. is important during a power failure. This is an additional security element to the pressure relief valve on the storage gas side. Is e.g. the inner membrane empty and it If there is a power failure, gas production can continue unimpeded maximum level, since the auxiliary gas or air side is blown off and gas can flow in.
  • connection of the intermediate space, possibly via the feed channel, to a The pressure relief valve is therefore independent of the arrangement of the check valve is an invention.
  • a flexible inner membrane 2 the one variable gas storage space 11, partially by a flexible outer membrane 1 surrounded.
  • materials for the outer membrane 1 and the inner membrane 2 can Plastic or rubber films, coated textile substrates, e.g. coated with PVC Tissue or the like can be used. Any other type of flexible envelope can do the same be used for this purpose, provided that the tightness and Strength requirements met.
  • Both the outer membrane 1 and the inner membrane 2 are open at the bottom and their lower edges by corresponding clamping devices 27 on one Foundation 29 sealed against the environment, as from the left, broken half of the gas storage in Figure 2 can be seen, the lower edge the outer membrane 1 and the lower edge of the inner membrane 2 run concentrically and are spaced apart along their circumference. Is across the floor the variable gas storage space 11 by an unspecified, gas-tight Sealed floor membrane so that no leakage losses can occur and none combustible gas can escape from the variable storage space 11 to the outside.
  • the inner membrane 11 and the outer membrane 12 are coordinated so that an intermediate space 8 is formed between them, into which an auxiliary gas, preferably Air, via a delivery device 16 under pressure, e.g. by means of compressed air device, can be initiated in order to create a counter pressure against the inside of the Exercise inner membrane 2 prevailing gas pressure and this before overexpansion to protect.
  • the feed device 16 can be a feed line, but it can also be a block-like arrangement can be selected in which the pressure device uses the auxiliary gas or introduces air directly without a connecting line.
  • the outer membrane 1 does not have to be absolutely tight with respect to the surroundings, since escaping auxiliary gas, in particular air, continuously under pressure is balanced.
  • the gas to be stored is introduced into or out of the variable gas storage space 11 removed from this, so that depending on the degree of filling the gas storage space 11 upwards final inner membrane 2 forms an irregular curved surface, such as this is indicated in Fig.1 to the left of the center line, or inflates and then one balloon-like shape.
  • the outer membrane 1 Due to the overpressure in the space 8, the outer membrane 1 can continue within Limits are kept dimensionally stable. One acting on the outer membrane 1 Wind pressure or e.g. a snow load thus have no significant influence on the Gas pressure in the variable gas storage space 11.
  • One is for measuring and controlling the degree of filling of the inner membrane 2
  • Distance measuring device 28 is arranged at the uppermost point of the outer membrane 1 which is the respective distance between the inner membrane 2 and the outer membrane 1 at this point converted into a measurement signal and to a not shown Control device is passed on.
  • a safety valve 20 in the inlet and outlet 22, 24 arranged to excess Derive gas quantities.
  • the outer membrane 1 in the same way as the inner membrane 2 is composed of several segments 4 which run along their Long sides connected to each other, preferably welded, so that the Outer membrane 1 in the inflated state a balloon-like, hollow spherical Has shape.
  • the connection of the segments can also by gluing, sewing or. Like. Be executed.
  • the interconnected segments 4 form downwards together an edge, which by means of the clamping devices 27 on the foundation 29 is tightened.
  • the tapering segments 4 run upwards in one Point or in an opening into which the distance measuring device 28th is used.
  • the structure of the outer membrane 1 and the inner membrane 2 and the used for it Materials and the attachment of the membranes to the substrate can be in Vary within the scope of the invention.
  • Air is preferably used as the auxiliary gas, although other gases, e.g. Inert gases that could be used.
  • Auxiliary gas is therefore any type of gas or Gas mixtures understood that are suitable for the purpose of filling the space.
  • This can be done via this large number of gas inlet holes 7 Auxiliary gas or the air distributed over a larger area of the outer membrane 1 without Inlet devices flow in and the feed channel 9 enables the uniform Air is applied to these gas inlet holes 7.
  • the wall is formed by a flexible surface element 3, the is connected along its longitudinal edge to the outer membrane 1, so that the formed between the outer membrane 1 and the flexible surface element 3 Channel space 19 is sealed gas-tight to the environment and via the gas entry holes 7 communicates with the space 8.
  • the seal down back happens via clamping devices, not shown.
  • a schematic The gas inlet holes 7 and the flexible surface element 3 are shown in FIG. 3 shown in which a e.g. rectangular connection opening 40 is exempted can be connected to a connecting piece 15 connected to the feed device 16 is, as is apparent from Fig.1, 2 and 4.
  • the flexible surface element 3 is like this dimensioned that it is when pressurized by the auxiliary gas supplied inflates and thus forms the channel space 19.
  • the channel space 19 can also be generated by other, as light as possible channel walls.
  • the gas inlet holes 7 are along a length circle in the inflated state located outer membrane 1, but can be in any pattern be arranged. It is essential that the auxiliary gas is introduced as uniformly as possible or the air in the space 8 to a completely symmetrical To ensure pressurization on the inner membrane 2.
  • the gas inlet holes 7 in one of the outer membrane segments 4 and the remaining outer membrane segments 4 is realized.
  • the edge of the flexible surface element 3 is on the outer membrane 1 connected to the longitudinal edges 31 of the one outer membrane segment 4, preferably welded as shown in Fig.4.
  • the gas entry holes run through it 7 along the longitudinal center line of the connected to the flexible surface element 3 Outer membrane segment 4.
  • the gas entry holes 7 of the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are in FIG essentially circular.
  • One through a cross-shaped web 74 reinforced embodiment of a gas entry hole 7 is shown in Fig. 5, which is of four quarter-circular partial holes 70 arranged around the cross-shaped web 74 composed.
  • auxiliary gas supply fails, it is important that the one built up in the space 8 Pressure essentially unabated for at least several hours can be maintained because there is a drop in pressure in the space 8 to one excessive inflation of the inner membrane 2 could come. That is why in the 5 shows a check valve 61 in the feed device 16 used, which a backflow of the auxiliary gas or air from the Prevents space 8 and thus the pressure in space 8 without running compressed air device is maintained.
  • the feed device 16 is via the check valve 61, the feed channel 9 and the gas inlet holes 7 with the intermediate space 8 connected, as shown schematically in Fig.6. Furthermore, between the Check valve 61 and the space 8, a pressure relief valve 62 arranged the gap 8 as long as a predetermined pressure is exceeded connects with the environment until the overpressure is balanced. So that becomes a Excessive stress on the outer membrane 1 by the in the space 8th prevailing pressure avoided.
  • the arrangement with the check valve 61 and the Overpressure valve 62 is also used in a gas storage device according to the prior art become, as is realized in the embodiment shown in Fig.7.
  • the Check valve 61 is directly connected to the intermediate space via a connecting piece 59 8 connected.
  • the relief valve 62 may be between the check valve 61 and the space 8 can be switched.
  • the arrangement of the check valve 61 and the pressure relief valve 62 is therefore independent of the type of auxiliary gas supply in FIG the space 8 applicable.

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Abstract

Gasspeicher mit einer flexiblen Innenmembran (2) und einer diese zumindest teilweise umgebenden flexiblen Außenmembran (1), wobei die Innenmembran (2) einen variablen Gasspeicherraum (11) abschließt, in den bzw. aus dem über Zu- und Ableitungen (22, 24) das zu speichernde Gas einleitbar bzw. ableitbar ist, und wobei Hilfsgas über eine Zuführvorrichtung (16) in den zwischen der Innenmembran (2) und der Außenmembran (1) gebildeten Zwischenraum (8) einleitbar ist. Ein entlang der Innen- oder Außenseite der Außenmembran (1) sich erstreckender Zuführkanal (9) zur Einleitung des Hilfsgases in den Zwischenraum (8) ist vorgesehen, welcher Zuführkanal (9) eingangsseitig mit der Zuführvorrichtung (16) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasspeicher mit einer flexiblen Innenmembran und einer diese zumindest teilweise umgebenden flexiblen Außenmembran, wobei die Innenmembran einen variablen Gasspeicherraum abschließt, in den bzw. aus dem über Zu- und Ableitungen das zu speichernde Gas einleitbar bzw. ableitbar ist, und wobei Hilfsgas über eine Zuführvorrichtung in den zwischen der Innenmembran und der Außenmembran gebildeten Zwischenraum einleitbar ist.
Ein Gasspeicher dieser Art geht z.B. aus der AT 391 181 B hervor und dient der Zwischenspeicherung eines Gases, das von zumindest einem Gaserzeuger in den Gasspeicher eingeleitet und von zumindest einem Gasverbraucher aus diesem entnommen werden kann. Auf diese Weise kann eine unabhängige Energieversorgung z.B. bei Gaserzeugung durch biologische Prozesse, die etwa im landwirtschaftlichen Bereich von selbst ablaufen, gewährleistet werden. Die Einleitung eines Hilfsgases, z.B. Luft, in den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenmembran zur Druckbeaufschlagung des in der Innenmembran gespeicherten Gases erfolgt über einen am höchsten Punkt der Außenmembran angeordneten kuppelförmigen Stahlstutzen, der ein beträchtliches Eigengewicht aufweist. Bei starkem Wind oder wenn es durch einen Ausfall der Energieversorgung oder Auftreten eines Fehlerstromes zu einem Abschalten der Druckvorrichtung für das Hilfsgas und zu einem Druckabfall im Zwischenraum zwischen der Außenmembran und der Innenmembran kommt, schlägt der Stahlstutzen zusammen mit der Zuführvorrichtung, z.B. eine Zuführleitung für das Hilfsgas, mit der er verbunden ist, gegen die Außenmembran und die Innenmembran oder ruft Walkbewegungen der Membranen hervor, was Beschädigungen und damit eine Herabsetzung der Lebensdauer des Gasspeichers oder sogar Undichtheiten, die ein Austreten des zu speichernden Gases oder des Hilfsgases bewirken, zur Folge haben kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gasspeicher der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem Beschädigungen an der Außenmembran und an der Innenmembran, insbesondere aufgrund von äußeren Witterungseinflüssen oder aufgrund einer Unterbrechung der Energieversorgung, weitgehend vermieden werden können.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein entlang der Innen- oder Außenseite der Außenmembran sich erstreckender Zuführkanal zur Einleitung des Hilfsgases in den Zwischenraum vorgesehen ist, welcher Zuführkanal eingangsseitig mit der Zuführvorrichtung verbunden ist.
Über den Zuführkanal an der Außen- oder Innenseite der Außenmembran kann das zuzuführende Hilfgas über eine größere Fläche verteilt in den Zwischenraum zwischen Außen- und Innenmembran eingebracht werden, ohne daß dadurch eine punktförmige Belastung der Außenmembran entsteht, welche für deren Lebensdauer nachteilig wirken kann.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zumindest ein Bereich der Außenmembran mit mehreren, voneinander beabstandeten Gas-Eintrittslöchern versehen ist, welche mit dem an der Außenseite der Außenmembran angeordneten Zuführkanal in Verbindung stehen, der seinerseits mit der Zuführvorrichtung für das Hilfsgas verbunden ist und der den Bereich mit den Gas-Eintrittslöchern überdeckt.
Ein wesentlicher Vorteil der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasspeichers gegenüber dem bekannten Gasspeicher besteht in der direkten Einleitung des Hilfgases über eine Vielzahl von in der Außenmembran ausgenommenen Löcher ohne Zuhilfenahme von Anschlußstutzen. Der an der Außenseite der Außenmembran angeordnete Zuführkanal kann mit einem relativ geringen Eigengewicht und noch dazu flexibel gestaltet sein, sodaß sich bei starkem Wind, Niederschlag oder bei einem Druckabfall im Zwischenraum keine die Außenmembran beeinträchtigenden oder beschädigenden Kräfte oder Drehmomente ergeben. Allein aber auch die über mehrere Löcher verteilte Einleitung des Hilfsgases zeichnet sich gegenüber einer punktförmigen dahingehend aus, daß die bezweckte Regelung des Druckes in der Innenmembran wesentlich geringere Regelzeiten in Anspruch nimmt.
Wie bereits erwähnt kann der Zuführkanal auch an der Innenseite der Außenmembran angeordnet sein. In diesem Fall sind z.B. mehrere über die Länge des Zuführkanals verteilte Löcher vorgesehen, über welche das Hilfsgas unmittelbar in den Zwischenraum eintreten kann.
In an sich bekannter Weise kann die Außenmembran des erfindungsgemäßen Gasspeichers aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein, die entlang ihrer Längsseiten miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind, sodaß die Außenmembran im aufgeblähten Zustand eine hohlkugelförmige Gestalt aufweist.
Voraussetzung für möglichst geringe, durch die Hilfsgaszufuhr hervorgerufenen Schadensauswirkungen ist ein möglichst geringes Eigengewicht und eine möglichst geringe Massenkonzentration auf der Außenmembran. In bevorzugter Weise kann dies dadurch erreicht werden, daß die Wand des Zuführkanals durch ein flexibles Flächenelement gebildet ist, das zumindest bereichsweise entlang seiner Berandung mit der Außenmembran verbunden ist, sodaß der zwischen der Außenmembran und dem flexiblen Flächenelement gebildete Kanalraum gegenüber der Umgebung gasdicht abgeschlossen ist und über die Gas-Eintrittslöcher mit dem Zwischenraum kommuniziert. Das flexible Flächenelement bildet dabei den dichtenden Zuführkanal für die Einleitung des Hilfsgases in den Zwischenraum zwischen Außenmembran und Innenmembran aus, der weder Kanten aufweist noch eine punktförmig wirkende Belastung darstellt, die bei Wind oder Niederschlag Schäden an der Außenmembran hervorrufen könnte.
Um ein möglichst gleichmäßiges Einströmen des Hilfgases, welches bevorzugt durch Luft gebildet ist, in den Zwischenraum zwischen Außenmembran und Innenmembran zu erzielen, können die Gas-Eintrittslöcher entlang eines Längenkreises der in aufgeblähtem Zustand befindlichen Außenmembran angeordnet sein. Auf diese Weise gelangt das einströmende Hilfsgas über die gesamte Höhe der Außenmembran in den Zwischenraum und es kommt zu einem raschen Ausgleich von innerhalb des Zwischenraumes vorübergehend bestehenden Druckdifferenzen.
Da die Außenmembran ohnehin in zumeist gleich große, deckungsgleiche Segmente unterteilt ist, kann es vorteilhaft sein, das flexible Flächenelement in ähnlicher Form und aus dem gleichen Material wie ein Außenmembran-Segment auszubilden und es mit einem dieser Segmente der Außenmembran zu verbinden. In Weiterbildung der Erfindung kann daher die Berandung des flexiblen Flächenelements auf der Außenmembran zumindest bereichsweise mit den Rändern eines der Außenmembran-Segmente verbunden, vorzugsweise verschweißt, sein. Bei Einleiten von Hilfsgas bzw. Luft in den Kanalraum zwischen Außenmembran-Segement und dem flexiblen Flächenelement blähen sich diese so weit auf, daß eine ungehinderte Luftzufuhr zu den Löchern der Außenmembran erfolgen kann.
Eine geeignete Einleitung des Hilfsgases in den Zuführkanal kann über eine Stelle im flexiblen Flächenelement erfolgen, wobei gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im flexiblen Flächenelement eine Anschlußöffnung ausgenommen sein kann, die mit einem mit der Zuführvorrichtung verbundenen Anschlußstutzen verbindbar ist. Die Form oder Größe der Anschlußöffnung kann je nach Anschlußstutzen variieren, bevorzugt soll eine laminares Einströmen durch die Anschlußöffnung gewährleistet sein. Eine günstige Anbringung des Anschlußstutzens am flexiblen Flächenelement ist aus statischen Gründen in Bodennähe gegeben.
Die auf die Gas-Eintrittslöcher wirkenden Druckkräfte können im Sinne einer möglichst gleichmäßigen Belastung der Verbindungsstellen zwischen den Außenmembran-Segmenten so angeordnet sein, daß die Gas-Eintrittslöcher entlang der Längsmittellinie des mit dem flexiblen Flächenelement verbundenen Außenmembran-Segments verlaufen.
Eine einfache Herstellung der Gas-Eintrittslöcher kann erreicht werden, wenn diese im wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind.
Andererseits kann eine Verstärkung oder Versteifung der Gas-Eintrittslöcher vonnöten sein, um eine Überbeanspruchung bzw. ein Einreißen derselben zu vermeiden, was dadurch erzielt werden kann, daß im Inneren der Gas-Eintrittslöcher jeweils ein kreuzförmiger Steg ausgebildet ist, sodaß jedes der Gas-Eintrittslöcher aus vier, um den kreuzförmigen Steg angeordneten, viertelkreisförmigen Teillöchern zusammengesetzt ist.
Weiters betrifft die Erfindung einen Gasspeicher mit einer flexiblen Innenmembran und einer diese zumindest teilweise umgebenden flexiblen Außenmembran, wobei die Innenmembran einen variablen Gasspeicherraum abschließt, in den bzw. aus dem über Zu- und Ableitungen das zu speichernde Gas einleitbar bzw. ableitbar ist, und wobei Hilfsgas über eine Zuführvorrichtung in den zwischen der Innenmembran und der Außenmembran gebildeten Zwischenraum einleitbar ist, insbesondere mit den Merkmalen des vorstehenden erfindungsgemäßen Gasspeichers.
Bei Ausfall der Energieversorgung kann es insbesondere in entlegenen Gebieten Stunden dauern, bis eine erneute Anschaltung erfolgen kann. Da der Zwischenraum zwischen der Außenmembran und der Innenmembran zur Druckregelung des innerhalb der Innenmembran vorherrschenden Druckes ständig mit einem unter Druck stehenden Hilfsgas beaufschlagt werden muß, bringt das Abschalten der für den Zwischenraumdruck vorgesehenen Druckvorrichtung eine erhebliche Funktionsstörung mit sich, die zu einer Zerstörung der Außen- und Innenmembran führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gasspeicher anzugeben, der auch bei Wegfall der Druckaufbringung durch die Druckvorrichtung zumindest bis zu einem Wiederanfahren der Energieversorgung nach einer Unterbrechung derselben den Druck im Zwischenraum zwischen Außenmembran und Innenmembran im wesentlichen unverändert aufrechterhalten kann.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Zuführvorrichtung über ein Rückschlag-Ventil, gegebenenfalls über den Zuführkanal, mit dem Zwischenraum verbunden ist.
Sollte es zu einem Ausfall der das Hilfsgas unter Druck einleitenden Druckvorrichtung kommen, so verhindert das in der Zuführvorrichtung, z.B. in einer Zuführleitung, angeordnete Rückschlag-Ventil einen ungebremsten Druckabfall im Zwischenraum. Somit sinkt der Druck nur geringfügig ab und es wird ein Niedergehen der Außenmembran verhindert.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zwischen dem Rückschlagventil und dem Zwischenraum ein Überdruck-Ventil angeordnet ist, das bei Überschreiten eines vorbestimmbaren Druckes den Zwischenraum solange mit der Umgebung verbindet, bis der Überdruck ausgeglichen ist. Im Prinzip wird mit dem Überdruck-Ventil die Hilfsgas- bzw. Luftseite abgesichert, was bei Gasproduktion z.B. während eines Stromausfalls wichtig ist. Dies ist ein zusätzliches Sicherheitselement zum speichergasseitigen Überdruckventil. Ist z.B. die Innenmembran leer und es ereignet sich ein Energieausfall kann die Gasproduktion ungehindert bis zum maximalen Füllstand erfolgen, da hilfsgas- bzw. luftseitig abgeblasen wird und Gas zuströmen kann. Wäre nur ein gasseitiges Überdruckventil vorhanden, würde sich ein bei zuströmendem Gas hilfsgas- bzw. luftseitig aufgrund der vorhandenen großen Luftmenge ein Überdruck aufbauen und das gasseitige Befüllen würde vor dem Erreichen des maximal möglichen Gasstandes unterbunden werden, da das gasseitige Überdruckventil ansprechen und Gas an die Umgebung freigeben würde.
Das Verbinden des Zwischenraumes, gegebenenfalls über den Zuführkanal, mit einem Überdruck-Ventil stellt daher unabhängig von der Anordnung des Rückschlag-Ventils eine Erfindung dar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele eingehend erläutert. Es zeigt dabei
  • Fig.1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasspeichers;
  • Fig.2 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf den Gasspeicher gemäß Fig.1;
  • Fig.3 ein teilweiser schematischer Schrägriß des Gasspeichers gemäß Fig.1;
  • Fig.4 ein schematischer Horizontalschnitt AA durch den Gasspeicher gemäß Fig.1;
  • Fig.5 ein Detail einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasspeichers;
  • Fig.6 ein Anschlußschema einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasspeichers und
  • Fig.7 ein Anschlußschema einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasspeichers.
    • In dem in Fig.1 gezeigten Gasspeicher ist eine flexible Innenmembran 2, die einen variablen Gasspeicherraum 11 abschließt, teilweise von einer flexiblen Außenmembran 1 umgeben. Als Materialien für die Außenmembran 1 und die Innenmembran 2 können Kunststoff- oder Kautschukfolien, beschichtete Textilsubstrate, z.B. mit PVC beschichtete Gewebe od. dgl. eingesetzt werden. Jede andere Art einer flexiblen Hülle kann ebenso für diesen Zweck verwendet werden, sofern diese die Dichtheits- und Festigkeitsanforderungen erfüllt.
    Sowohl die Außenmembran 1 als auch die Innenmembran 2 sind nach unten hin offen und deren untere Ränder durch entsprechende Klemmeinrichtungen 27 an einem Fundament 29 dichtend gegenüber der Umgebung fixiert, wie aus der linken, aufgebrochenen Hälfte des Gasspeichers in Fig.2 ersichtlich ist, wobei der untere Rand der Außenmembran 1 und der untere Rand der Innenmembran 2 konzentrisch verlaufen und entlang ihres Umfanges voneinander beabstandet sind. Gegenüber dem Boden ist der variable Gasspeicherraum 11 durch eine nicht näher bezeichnete, gasdichte Bodenmembran abgedichtet, sodaß keine Leckageverluste auftreten können und kein brennbares Gas aus dem variablen Speicherraum 11 nach außen austreten kann.
    Die Innenmembran 11 und die Außenmembran 12 sind so aufeinander abgestimmt, daß zwischen diesen ein Zwischenraum 8 ausgebildet ist, in den ein Hilfsgas, vorzugsweise Luft, über eine Zuführvorrichtung 16 unter Druck, z.B. mittels Druckluftvorrichtung, eingeleitet werden kann, um damit einen Gegendruck gegenüber dem im Inneren der Innenmembran 2 herrschenden Gasdruck auszuüben und diese vor einer Überdehnung zu schützen. Die Zuführvorrichtung 16 kann eine Zuführleitung sein, es kann aber auch eine blockartige Anordnung gewählt werden, bei der die Druckvorrichtung das Hilfsgas bzw. Luft ohne Verbindungsleitung direkt einleitet. Im Unterschied zur Innenmembran 2 muß die Außenmembran 1 gegenüber der Umgebung nicht absolut dicht sein, da austretendes Hilfsgas, insbesondere Luft, durch Druckbeaufschlagung laufend ausgeglichen wird.
    Über eine Zu- und Ableitung 22,24 und einen mittig angeordneten Bodeneinlaß 23 wird das zu speichernde Gas in den variablen Gasspeicherraum 11 eingeleitet oder aus diesem entnommen, sodaß je nach Füllgrad die den Gasspeicherraum 11 nach oben hin abschließende Innenmembran 2 eine unregelmäßige gewölbte Fläche ausbildet, wie dies in Fig.1 links von der Mittellinie angedeutet ist, oder sich aufbläht und dann eine ballonähnliche Gestalt annimmt.
    Durch den Überdruck im Zwischenraum 8 kann die Außenmembran 1 innerhalb weiter Grenzen formstabil gehalten werden. Ein auf die Außenmembran 1 wirkender Winddruck oder z.B. eine Schneelast bleiben damit ohne wesentlichen Einfluß auf den Gasdruck im variablen Gasspeicherraum 11.
    Zur Messung und Steuerung des Füllgrades der Innenmembran 2 ist eine Abstandsmeßvorrichtung 28 am obersten Punkt der Außenmembran 1 angeordnet, über welche der jeweilige Abstand zwischen der Innenmembran 2 und der Außenmembran 1 an dieser Stelle in ein Meßsignal gewandelt und an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung weitergegegeben wird.
    Zum Schutz der Innenmembran 2 und auch der Außenmembran 1 gegen Überdruck ist ein Sicherheitsventil 20 in der Zu- und Ableitung 22, 24 angeordnet, um überschüssige Gasmengen abzuleiten.
    Aus produktionstechnischen Gründen wird die Außenmembran 1 in gleicher Weise wie die Innenmembran 2 aus mehreren Segmenten 4 zusammengesetzt, die entlang ihrer Längsseiten miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind, sodaß die Außenmembran 1 im aufgeblähten Zustand eine ballonähnliche, hohlkugelförmige Gestalt aufweist. Die Verbindung der Segmente kann auch durch Kleben, Nähen od. dgl. ausgeführt sein. Nach unten hin bilden die miteinander verbundenen Segmente 4 zusammen einen Rand, der mittels der Klemmeinrichtungen 27 am Fundament 29 festgespannt wird. Nach oben hin laufen die sich verjüngenden Segmente 4 in einem Punkt bzw. in einer Öffnung zusammen, in welche die Abstandsmeßvorrichtung 28 eingesetzt wird.
    Der Aufbau der Außenmembran 1 und der Innenmembran 2 und die dafür verwendeten Materialien sowie die Befestigung der Membranen mit dem Untergrund können im Rahmen der Erfindung variieren.
    Als Hilfsgas kommt bevorzugt Luft zur Anwendung, obwohl auch andere Gase, z.B. Inertgase, verwendet werden könnten. Unter Hilfsgas wird daher jede Art von Gas oder Gasmischungen verstanden, die für den Zweck der Zwischenraumfüllung geeignet sind. Die Einleitung des Hilfsgases in die Außenmembran 1 an nur einer Stelle, wie dies bisher üblich war, hat allerdings den Nachteil, daß der dafür erforderliche Lufteinlaß relativ schwer ist und aufgrund seines Gewichtes nachteilige Auswirkungen auf die Lebensdauer der Außenmembran 1 hat.
    Erfindungsgemäß ist daher ein entlang der Innen- oder Außenseite der Außenmembran 1 sich erstreckender Zuführkanal 9 zur Einleitung des Hilfsgases in den Zwischenraum 8 vorgesehen, welcher Zuführkanal 9 eingangsseitig mit der Zuführvorrichtung 16 verbunden ist.
    In dem in Fig.1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Bereich der Außenmembran 1 mit mehreren, voneinander beabstandeten Gas-Eintrittslöchern 7 versehen, welche mit dem an der Außenseite der Außenmembran 1 angeordneten Zuführkanal 9 in Verbindung stehen, der seinerseits eingangsseitig mit der Zuführvorrichtung 16 für das Hilfsgas verbunden ist und der den Bereich mit den Gas-Eintrittslöchern 7 überdeckt. Über diese Vielzahl von Gas-Eintrittslöchern 7 kann das Hilfsgas bzw. die Luft über eine größere Fläche der Außenmembran 1 verteilt ohne Einlaßvorrichtungen einströmen und der Zuführkanal 9 ermöglicht die gleichmäßige Beaufschlagung dieser Gas-Eintrittslöcher 7 mit Luft.
    Um eine übermäßige Gewichtsbelastung der Außenmembran 1 durch den Zuführkanal 9 zu vermeiden, ist dessen Wand durch ein flexibles Flächenelement 3 gebildet, das entlang seiner Längsberandung mit der Außenmembran 1 verbunden ist, sodaß der zwischen der Außenmembran 1 und dem flexiblen Flächenelement 3 gebildete Kanalraum 19 gegenüber der Umgebung gasdicht abgeschlossen ist und über die Gas-Eintrittslöcher 7 mit dem Zwischenraum 8 kommuniziert. Die Abdichtung nach unten hin geschieht wieder über nicht dargestellte Einspannvorrichtungen. Eine schematische Darstellung der Gas-Eintrittslöcher 7 und des flexiblen Flächenelements 3 ist in Fig.3 gezeigt, in welchem eine z.B. rechteckige Anschlußöffnung 40 ausgenommen ist, die mit einem mit der Zuführvorrichtung 16 verbundenen Anschlußstutzen 15 verbindbar ist, wie aus Fig.1, 2 und 4 hervorgeht. Das flexible Flächenelement 3 ist so dimensioniert, daß es sich bei Druckbeaufschlagung durch das zugeführte Hilfsgas aufbläht und somit den Kanalraum 19 ausbildet. Es kann der Kanalraum 19 aber auch durch andere, möglichst leichte Kanalwände erzeugt werden.
    Die Gas-Eintrittslöcher 7 sind entlang eines Längenkreises der in aufgeblähtem Zustand befindlichen Außenmembran 1 angeordnet, können aber in jedem beliebigen Muster angeordnet sein. Wesentlich ist eine möglichst gleichmäßige Einleitung des Hilfsgases bzw. der Luft in den Zwischenraum 8, um eine völlig symmetrische Druckbeaufschlagung auf die Innenmembran 2 zu gewährleisten.
    In produktionstechnischer Hinsicht ist es vorteilhaft, die Gas-Eintrittslöcher 7 in einem der Außenmembran-Segmente 4 und die restlichen Außenmembran-Segmente 4 geschlossenflächig auszubilden, wie dies im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1 bis 4 realisiert ist. Die Berandung des flexiblen Flächenelements 3 ist auf der Außenmembran 1 mit den Längsrändern 31 des einen Außenmembran-Segments 4 verbunden, vorzugsweise verschweißt, wie in Fig.4 gezeigt. Dabei verlaufen die Gas-Eintrittslöcher 7 entlang der Längsmittellinie des mit dem flexiblen Flächenelement 3 verbundenen Außenmembran-Segments 4.
    Die Gas-Eintrittslöcher 7 des in Fig.1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiels sind im wesentlichen kreisförmig ausgebildet. Eine durch einen kreuzförmigen Steg 74 verstärkte Ausführungsform eines Gas-Eintrittslochs 7 ist in Fig. 5 gezeigt, welches sich aus vier, um den kreuzförmigen Steg 74 angeordnete, viertelkreisförmige Teillöcher 70 zusammensetzt.
    Bei Ausfall der Hilfsgaszufuhr ist es wichtig, daß der im Zwischenraum 8 aufgebaute Druck zumindest über mehrere Stunden hinweg im wesentlichen unvermindert aufrechterhalten werden kann, weil es bei Druckabfall im Zwischenraum 8 zu einem übermäßigen Aufblähen der Innenmembran 2 kommen könnte. Deshalb ist in der Ausführungsform gemäß Fig.5 in der Zuführvorrichtung 16 ein Rückschlag-Ventil 61 eingesetzt, welches ein Rückströmen des Hilfsgases bzw. der Luft aus dem Zwischenraum 8 verhindert und somit der Druck im Zwischenraum 8 auch ohne laufende Druckluftvorrichtung aufrechterhalten wird.
    Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist die Zuführvorrichtung 16 über das Rückschlag-Ventil 61, den Zuführkanal 9 und die Gas-Eintrittslöcher 7 mit dem Zwischenraum 8 verbunden, wie es in Fig.6 schematisch dargestellt ist. Weiters ist zwischen dem Rückschlagventil 61 und dem Zwischenraum 8 ein Überdruck-Ventil 62 angeordnet, das bei Überschreiten eines vorbestimmbaren Druckes den Zwischenraum 8 solange mit der Umgebung verbindet, bis der Überdruck ausgeglichen ist. Damit wird ein übermäßiges Beanspruchen der Außenmembran 1 durch den im Zwischenraum 8 herrschenden Druck vermieden.
    Alternativ dazu kann die Anordnung mit dem Rückschlag-Ventil 61 und dem Überdruck-Ventil 62 auch bei einem Gasspeicher gemäß Stand der Technik eingesetzt werden, wie dies in der in Fig.7 gezeigten Ausführungsform verwirklicht ist. Das Rückschlag-Ventil 61 ist über einen Anschlußstutzen 59 direkt mit dem Zwischenraum 8 verbunden. Zusätzlich kann das Überdruck-Ventil 62 zwischen das Rückschlag-Ventil 61 und den Zwischenraum 8 geschaltet sein. Die Anordnung des Rückschlag-Ventils 61 und des Überdruck-Ventils 62 ist daher unabhängig von der Art der Hilfsgas-Zufuhr in den Zwischenraum 8 anwendbar.

    Claims (12)

    1. Gasspeicher mit einer flexiblen Innenmembran (2) und einer diese zumindest teilweise umgebenden flexiblen Außenmembran (1), wobei die Innenmembran (2) einen variablen Gasspeicherraum (11) abschließt, in den bzw. aus dem über Zu- und Ableitungen (22, 24) das zu speichernde Gas einleitbar bzw. ableitbar ist, und wobei Hilfsgas über eine Zuführvorrichtung (16) in den zwischen der Innenmembran (2) und der Außenmembran (1) gebildeten Zwischenraum (8) einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein entlang der Innen- oder Außenseite der Außenmembran (1) sich erstreckender Zuführkanal (9) zur Einleitung des Hilfsgases in den Zwischenraum (8) vorgesehen ist, welcher Zuführkanal (9) eingangsseitig mit der Zuführvorrichtung (16) verbunden ist.
    2. Gasspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Bereich der Außenmembran (1) mit mehreren, voneinander beabstandeten Gas-Eintrittslöchern (7) versehen ist, welche mit dem an der Außenseite der Außenmembran (1) angeordneten Zuführkanal (9) in Verbindung stehen, der seinerseits mit der Zuführvorrichtung (16) für das Hilfsgas verbunden ist und der den Bereich mit den Gas-Eintrittslöchern (7) überdeckt.
    3. Gasspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmembran (1) in an sich bekannter Weise aus mehreren Segmenten (4) zusammengesetzt ist, die entlang ihrer Längsseiten miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind, sodaß die Außenmembran (1) im aufgeblähten Zustand eine hohlkugelförmige Gestalt aufweist.
    4. Gasspeicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Zuführkanals (9) durch ein flexibles Flächenelement (3) gebildet ist, das entlang seiner Berandung mit der Außenmembran (1) verbunden ist, sodaß der zwischen der Außenmembran (1) und dem flexiblen Flächenelement (3) gebildete Kanalraum (19) gegenüber der Umgebung gasdicht abgeschlossen ist und über die Gas-Eintrittslöcher (7) mit dem Zwischenraum (8) kommuniziert.
    5. Gasspeicher nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Eintrittslöcher (7) entlang eines Längenkreises der in aufgeblähtem Zustand befindlichen Außenmembran (1) angeordnet sind.
    6. Gasspeicher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Berandung des flexiblen Flächenelements (3) auf der Außenmembran (1) mit den Rändern (31) eines der Außenmembran-Segmente (4) verbunden, vorzugsweise verschweißt, ist.
    7. Gasspeicher nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im flexiblen Flächenelement (3) eine Anschlußöffnung (40) ausgenommen ist, die mit einem mit der Zuführvorrichtung (16) verbundenen Anschlußstutzen (15) verbindbar ist.
    8. Gasspeicher nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Eintrittslöcher (7) entlang der Längsmittellinie des mit dem flexiblen Flächenelement (3) verbundenen Außenmembran-Segments (4) verlaufen.
    9. Gasspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Eintrittslöcher (7) im wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind.
    10. Gasspeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Gas-Eintrittslöcher (7) jeweils ein kreuzförmiger Steg (74) ausgebildet ist, sodaß jedes der Gas-Eintrittslöcher (7) aus vier, um den kreuzförmigen Steg (74) angeordneten, viertelkreisförmigen Teillöchern (70) zusammengesetzt ist.
    11. Gasspeicher mit einer flexiblen Innenmembran (2) und einer diese zumindest teilweise umgebenden flexiblen Außenmembran (1), wobei die Innenmembran (2) einen variablen Gasspeicherraum (11) abschließt, in den bzw. aus dem über Zu- und Ableitungen (22, 24) das zu speichernde Gas einleitbar bzw. ableitbar ist, und wobei Hilfsgas über eine Zuführvorrichtung (16) in den zwischen der Innen membran (2) und der Außenmembran (1) gebildeten Zwischenraum (8) einleitbar ist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung (16) über ein Rückschlag-Ventil (61), gegebenenfalls über den Zuführkanal (9), mit dem Zwischenraum (8) verbunden ist.
    12. Gasspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rückschlagventil (61) und dem Zwischenraum (8) ein Überdruck-Ventil (62) angeordnet ist, das bei Überschreiten eines vorbestimmbaren Druckes den Zwischenraum (8) solange mit der Umgebung verbindet, bis der Überdruck ausgeglichen ist.
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