ES2259988T3 - Dispositivo acumulador. - Google Patents

Abstract

Dispositivo acumulador con un dispositivo de formación de capas, que está dispuesto en un depósito acumulador que contiene un fluido, que forma un canal vertical de la corriente principal y una zona de separación que rodea a éste, para el fluido circundante y que presenta una pluralidad de canales de salida de la corriente en diferente posición vertical a través de la zona de separación para la formación de capas, en función de la densidad, de una corriente de fluido desde el canal de la corriente principal hacia el fluido circundante, caracterizado porque los canales de salida de la corriente presentan en el desarrollo radial entre el canal de la corriente principal y la zona circundante y a distancia de ésta al menos un máximo vertical y/o al menos un mínimo vertical.

Description

Dispositivo acumulador.

La invención se refiere a un dispositivo acumulador con un dispositivo de formación de capas para un fluido.

Especialmente en la acumulación de calor obtenido a partir de energía térmica-solar en depósitos de acumulación con un fluido como medio de acumulación, se puede mejorar a través de la incorporación de fluidos calientes en una capa de fluido de la misma densidad, por medio de un dispositivo de formación de capas verticales, con salidas que conducen temporalmente hacia el fluido circundante, el aprovechamiento del calor solar en comparación con el almacenamiento mixto. Lo mismo se aplica también de una manera correspondiente para la extracción de calor desde el acumulador.

Para conducir el agua caliente, que debe acumularse, a la zona de la misma densidad, se utiliza en el documento DE 39 05 874 C2 un tubo ascendente con válvulas de mariposa mecánicas en los orificios laterales. Durante la admisión, solamente tiene lugar una asociación global entre la densidad del agua que debe acumularse y la densidad del agua del acumulador, de manera que tiene lugar una mezcla parcial.

El documento DE 196 08 405 muestra un canal vertical estratificado, que está constituido por láminas que se solapan con relación a la altura. Los elementos están colocados en las esquinas de un cumulador rectangular o están dispuestos en voladizo como cilindros cónicos, que están conectados entre sí por medio de cadenas finas. La dirección de admisión desde el canal hasta el acumulador está predeterminada por las láminas que se solapan con relación a la altura, de tal manera que la circulación no entra horizontalmente en las capas de calor, que se extienden naturalmente horizontales, en el espacio del acumulador y, por lo tanto, se provocan turbulencias perturbadoras.

Un tubo ascendente y descendente, respectivamente, que se extiende vertical a través del acumulador está dividido y abierto, en los documentos DE 197 31 351 y DE 195 10 293, en diferentes niveles verticales, a la misma distancia, por medio de aberturas hacia la zona del acumulador que rodea el tubo ascendente y descendente, respectivamente. Las salidas laterales de un tubo ascendente de este tipo están configuradas de tal forma que la salida lateral desde la circulación principal es frenada por medio de superficies de rebote, que provocan una desviación de los fluidos que salen en circulación lateral hacia abajo, y se impide la corriente de admisión, provocada por la inercia de la circulación y la presión de la columna de fluido que circula a continuación, de fluidos más fríos o bien más calientes en capas de fluidos más calientes o bien más fríos. La dirección de la circulación en la abertura hacia el acumulador en la capa aproximadamente de la misma densidad conduce, sin embargo, a turbulencias y de nuevo a una perturbación desfavorable de la estratificación.

Además, se conoce a partir del documento EP 08 61 985 un dispositivo, que está constituido por elementos de guía distanciados, que están estrechamente consecutivos en la dirección de la circulación. El fluido, partiendo de la dirección de la circulación principal en el canal de circulación principal, es conducido inicialmente en la dirección de la circulación de capas paralelas inversa, hasta incluso esencialmente horizontal en la salida de los canales de salida de la corriente. En este caso, el fluido caliente en la capa circula aproximadamente con la misma densidad.

El documento GM 77 06 061 muestra un tubo de entrada, que está rodeado por tubos de guía ensanchados en forma de embudo hacia abajo y que presentan una distancia reducida entre sí. Cada abertura entre los tubos de guía representa una conexión directa con el agua circundante del acumulador. El intercambio de calor tiene lugar directamente con el agua presente en el acumulador. Además, no se puede excluir que el agua se disocie de la dirección de la corriente principal y, como consecuencia de la inercia de masas y de las relaciones de la densidad, se eleve en el espacio del acumulador y destruya a través de las turbulencias una capa de agua de acumulación eventualmente presente.

En el documento DE 296 14 764 está previsto un acumulador de calor como desvío hidráulico y que está equipado con una chapa de escamas para la acumulación de calor solar. La chapa de escamas se puede evaluar en su actuación lo mismo que la configuración de los tubos de guía en el documento GM 77 06 061.

En el documento DE 27 51 265 se alimenta calor a un depósito a través de un tubo con orificios laterales. Los orificios están provistos con tubos laterales, que están aislados hacia abajo. La disposición discreta de los orificios posibilita solamente una alimentación muy poco exacta del calor a la zona de la misma densidad. La introducción de agua acumulada caliente solamente es posible a velocidades de la circulación relativamente altas y de forma dirigida. La distribución móvil del agua caliente, que afluye a la zona del acumulador, horizontalmente sobre toda la sección transversal del acumulador está unida con inconvenientes con respecto a la estructura y la obtención de una buena estratificación de la tempera-
tura.

La invención tiene el cometido de indicar una disposición de acumulación con un dispositivo de formación de capas para un fluido, en la que se mejora adicionalmente la incorporación de un fluido dirigida en la temperatura y pobre en turbulencias.

La invención se describe en la reivindicación 1 de la patente. Las reivindicaciones dependientes contienen configuraciones ventajosas y desarrollos de la invención.

Un elemento esencial de la invención es que a través de la configuración de al menos un máximo vertical y/o de al menos un mínimo vertical en el desarrollo radial de los canales de salida de la corriente entre el canal de corriente principal y la zona circundante, se impide una vía de circulación horizontal directa desde el canal de corriente principal hacia la zona circundante y se sustituye por una vía de circulación curvada, en cuyo desarrollo aparece un punto extremo vertical. Un punto extremo vertical de este tipo en el desarrollo de un canal de salida de la corriente tiene el efecto de un sifón para los volúmenes parciales de fluido que se encuentran en el canal, con lo que no se impide, en efecto, una circulación del fluido entre el canal de corriente principal y la zona circundante, pero se frena en el caso de que exista una densidad diferente entre el fluido saliente y la capa de fluido circundante. De esta manera, se reduce al mínimo un intercambio de calor entre el fluido en el canal de corriente principal y el fluido en la zona circundante y se reduce el peligro de una estratificación no correcta en la temperatura, en cambio para el fluido saliente con la misma densidad que la capa de fluido circundante, el extremo en el desarrollo del canal de salida de la corriente no representa ninguna resistencia adicional considerable a la circulación.

El máximo y el mínimo, respectivamente, en el desarrollo de un canal de salida de la corriente forma una zona colocada más alta o bien colocada más baja para la entrada de la corriente de fluido desde el canal de la corriente principal hasta el canal de salida de la corriente y para la salida desde el canal de salida de la corriente hasta la zona circundante, respectivamente, cuya zona debe ser atravesada por la corriente de fluido de salida. En el caso de varios máximos y mínimos consecutivos alternos, se forma un desarrollo del canal de salida de la corriente en forma de meandro en la sección transversal vertical.

El mínimo y el máximo, respectivamente, en el desarrollo del canal de salida de la corriente están distanciados tanto del canal de la corriente principal o bien de la salida de fluido desde el canal de la corriente principal en el canal de salida de la corriente como también de la zona circundante del fluido de acumulación que está presente ya en la estratificación de la temperatura, es decir, de los extremos exteriores de los canales de salida de la corriente, de manera que en cualquier caso entre el canal de salida de la corriente y la zona circundante está presente, en el lateral del máximo o bien del mínimo en el desarrollo del canal de salida de la corriente, una sección ascendente y una sección descendente del canal de salida de la corriente. De una manera preferida, los canales de salida de la corriente desembocan, en sus salidas alejadas del canal de la corriente principal, al menos aproximadamente horizontales en la zona circundante, de manera que se garantiza una admisión horizontal del fluido a acumulador en la estratificación existente y, por lo tanto, una admisión pobre en turbulencias. Los canales de salida de la corriente están configurados de una manera ventajosa como segmentos que se ensanchan radialmente, que rodean el canal de la corriente principal sobre un ángulo alrededor de su eje medio de al menos 90º o de una manera preferida están configurados como zonas de salida de la corriente, que rodean totalmente el canal de la corriente principal. La altura de los canales de salida de la corriente es esencialmente equivalente en la dirección radial. A través de un ensanchamiento radial lateral de los canales de salida de la corriente se reduce la velocidad de la circulación de fluido saliente desde las entradas sobre el lado del canal de la corriente principal hacia las salidas en la zona circundante de una manera continua, de manera que a una configuración de este tipo de los canales de salida de la corriente corresponde una función de estabilidad de la circulación. Una estabilización de la circulaciones puede apoyar porque las secciones dirigidas hacia la zona circundante están realizadas sobre un trayecto determinado, que representa de una manera preferida al menos una cuarta parte, especialmente al menos un tercio de la extensión radial de los canales de salida de la corriente, con secciones horizontales del canal. El máximo o bien el mínimo está dispuesto con preferencia en la proximidad del canal de la corriente principal, de manera que, con las medidas exteriores dadas del dispositivo de formación de capas, para la estabilidad de la circulación antes de la entrada en la zona circundante, se consigue una sección suficientemente larga de los canales de salida de la corriente.

Los canales de salida de la corriente están separados verticalmente unos de otros de una manera ventajosa a través de puntos de separación colocados verticalmente superpuestos y configurados con preferencia iguales, en los que las paredes superiores y las paredes inferiores de los puntos de separación forman al mismo tiempo las superficies de limitación vertical de los canales de salida de la corriente. Para la configuración de un máximo o de un mínimo, estas superficies de limitación de los puntos de separación pueden estar configuradas, por ejemplo, curvadas, en este caso se pueden extender en la sección transversal vertical especialmente en la dirección radial en forma ondulada con arcos circulares, arcos sinusoidales o similares. Otra forma de realización prevé que los puntos de separación estén configurados como discos esencialmente planos y que desde las superficies de los discos se distancien nervaduras verticales, en los que las nervaduras, que se distancian desde las superficies de limitación verticalmente opuestas de un canal de salida de la corriente, están dispuestas desplazadas radialmente de forma alternativa y de esta maneta forman al menos un mínimo y/o un máximo. El espesor de pared de los puntos de separación puede estar entre 0,5 mm y 50 mm. El espesor de pared de los puntos de separación es con preferencia reducido con respecto a la altura de los canales de salida de la corriente. Los puntos de separación están realizados de una manera preferida simétricos rotatorios alrededor del eje central del canal de la corriente principal.

El material de los puntos de separación es de una manera preferida poco conductor de calor, de manera que cuando los canales de salida de la corriente están colocados superpuestos verticalmente, los cuales conducen, en general, fluido de diferente densidad y temperatura, no tiene lugar ninguna compensación del calor. Una conductividad térmica reducida de los puntos de separación garantiza, en combinación con una conductividad térmica reducida del flujo del acumulador, una buena separación térmica entre el canal de corriente principal y la zona circundante.

Los puntos de separación están configurados, de acuerdo con una forma de realización preferida, como elementos de sifón individuales, combinados juntos para formar un dispositivo de formación de capas, que pueden estar formados especialmente todos iguales. La pluralidad de elementos de sifón pueden presentar, para la formación de un dispositivo de formación de capas en forma de columna, elementos distanciadores y elementos de fijación para el ensamblaje conjunto sin construcción auxiliar y pueden estar intercalados juntos, por ejemplo, con efecto de retención. Otra forma de realización prevé que los elementos de sifón presenten al menos tres taladros desplazados en ángulos iguales, especialmente en su zona exterior, y que están conducidas barras, varillas roscadas o similares a través de los taladros de los elementos de sifón. El ajuste de las distancias definidas entre los elementos de sifón se puede realizar a través de casquillos distanciadores sobre las barras o a través de tuercas sobre las varillas roscadas. Los elementos de sifón se pueden fijar, además, por medio de una construcción auxiliar, que se monta en los bordes de los elementos de sifón y que pueden estar retenidos a distancia. Los diferentes elementos mencionados para la formación de un dispositivo de formación de capas formado a partir de los elementos de sifón están constituidos de una manera preferida por el mismo material que los elementos de sifón propiamente dichos. Los elementos de sifón pueden estar realizados especialmente en forma de discos, donde los discos están curvados para la configuración de un máximo y/o de un mínimo en el desarrollo radial de los canales de salida de la corriente, por ejemplo radialmente en forma ondulada como se ha descrito o pueden estar configurados como discos planos con nervaduras verticales en forma de anillo.

De una manera más ventajosa, una fuente de calor o sumidero de calor, por ejemplo en forma de un intercambiador de calor, puede estar acoplada con el dispositivo de formación de capas, de tal forma que a través del calentamiento o bien de la refrigeración del fluido se puede generar alrededor del elemento de intercambio de calor una corriente de fluido y se puede introducir directamente en el canal de la corriente principal. La disposición de acuerdo con la invención se puede emplear tanto para corrientes de fluido ascendentes como también para corrientes de fluido descendentes en el canal de salida de la circulación. La acción ventajosa descrita se produce tanto durante la configuración de un máximo como también durante la configuración de un mínimo en los canales de salida de la corriente. De una manera preferida, están previstos tanto al menos un mínimo y al menos un máximo alternando de forma sucesiva en el desarrollo de los canales de salida de la corriente. Los mínimos y máximos alternativos están con preferencia estrechamente consecutivos entre sí y están dispuestos más cerca en el canal de la corriente de salida que en la zona circundante. La invención se explica a continuación en detalle con la ayuda de ejemplos de realización preferidos y con referencia a las figuras. En este caso:

Las figuras 1 y 2 muestran un fragmento de un dispositivo de formación de capas con un máximo y un mínimo radial, respectivamente.

La figura 3 muestra una vista en planta superior sobre un elemento de sifón de acuerdo con las figuras 1 ó 2.

Las figuras 4, 5, 6 y 7 muestran un fragmento de un dispositivo de formación de capas con un máximo y un mínimo en el desarrollo radial de los canales de salida de la corriente.

Las figura 8 y 9 muestran un fragmento de un dispositivo de formación de capas con elementos de sifón radialmente ondulados.

La figura 10 muestra una primera disposición de acumulación con varios dispositivos de formación de capas y disposiciones de intercambiadores de calor.

La figura 11 muestra otra disposición de acumulación con varios dispositivos de formación de capas, alimentados con fluido directamente desde el exterior.

En las figuras 1 y 2 se representan de forma esquemática varios elementos de sifón (se) consecutivos en la dirección vertical, que están configurados simétricos rotatorios y están dispuestos concéntricamente a un eje de canal vertical (z) de un canal de la corriente principal. Los elementos de sifón están constituidos en su forma más sencilla por un disco con un orificio interior (o), que delimita el canal vertical de la corriente principal (a). Las nervaduras (s) están dispuestas en los elementos de sifón (se) de tal forma que en el caso de la combinación de varios, al menos dos, elementos de sifón, se forma un sifón (b o b') a continuación. La estampación del sifón (b, b') no es realizada forzosamente en la proximidad inmediata del canal de la corriente principal (a). El radio (l3) del orificio (o), la distancia entre los elementos del sifón (l1) y el radio exterior de los elementos de sifón (l2) se pueden dimensionar en el canal de la corriente principal de acuerdo con la corriente de fluido previsible. Los elementos de sifón tienen un espesor de pared reducido frente a la altura de los canales de salida de la corriente del dispositivo, de manera que el volumen requerido a través del dispositivo está disponible casi totalmente para la circulación del fluido. El espesor de pared se ajusta de acuerdo con los requerimientos estáticos y está de una manera más ventajosa en el intervalo entre 0,5 mm y 50 mm. Cuanto mayor es el radio l2, tanto menores son las interferencias, es decir, que entonces el fluido circula de una maneras laminar, horizontal y con reducida velocidad de la circulación a la zona de acumulación circundante a la capa de densidad equivalente. Las figuras 1 y 2 se diferencian porque la figura 1 representa un sifón b para fluidos de densidad elevada y la figura 2 representa un sifón para fluidos de densidad reducid. En principio, la dirección de la corriente principal en los dispositivos de las figuras 1 y 2 se puede seleccionar libremente o bien ascendente o descendente verticalmente. A los dispositivos de acuerdo con la figura 1 y la figura 2 se pueden asociar libremente la dirección de la corriente principal en el canal de la corriente principal (a).

El dispositivo representado de forma esquemática en las figuras 1 y 2 presenta, partiendo del eje central del canal de circulación principal, esencialmente tres secciones radiales diferentes. Una primera sección hasta el radio l3 forma el canal de la corriente principal a para la conducción de la corriente de fluido vertical a estratificar. Una segunda sección b y b', respectivamente, actúa como zona de separación y desacopla la corriente de fluido en el canal de la corriente principal a desde el fluido de acumulación estratificado y que rodea al dispositivo de formación de capas. Una tercera sección c, d forma una zona de reposo y de admisión y favorece una introducción sin torbellinos del fluido desde el canal de circulación principal, a través de los canales de salida de la corriente, configurados entre los elementos de sifón se, hasta el fluido de acumulación estratificado circundante.

El canal de la corriente principal (a) presenta orificios laterales e verticales, distanciados de una manera ideal a la misma distancia, y que se extienden sobre toda la extensión del canal de la corriente principal, como entradas a los canales de salida de la corriente.

La segunda sección (b; b'), como componente esencial de acuerdo con la invención, tiene como zona de desacoplamiento térmico y zona de separación, el cometido de separar el fluido ascendente y descendente en el canal de la corriente principal (a) de la zona de acumulación circundante en virtud de la fuerza de la gravedad y sin mecánica móvil. La configuración de acuerdo con la invención de al menos un máximo vertical b' y/o un mínimo b en el desarrollo radial de los canales de salida de la corriente está concebida para la formación de al menos un sifón en la segunda sección, estando realizado al menos un tipo de sifón, o bien para fluido de densidad elevada (b), por ejemplo agua fría o para fluido de densidad reducida (b'), por ejemplo agua caliente.

Un sifón para fluidos con densidad elevada es una conducción de fluido (b) desde el canal de la corriente principal hacia el fluido de acumulación circundante, que hace que fluidos con densidad elevada en un canal y con un sistema de sifón se encuentren delante de una zona que se encuentra más baja con relación a la altura para la entrada y salida del sistema de sifón, que hace en virtud de la fuerza de la gravedad que se acumule allí un fluido con densidad elevada. Si afluye a esta zona del sifón un fluido con densidad elevada, en comparación con la densidad de los fluidos del medio ambiente, entonces esto provoca un cierre a través de una bajada del fluido, provocada por la fuerza de la gravedad, en la zona predeterminada del sifón.

Un sifón para fluidos con densidad reducida es una conducción de fluido (b') desde el canal de la corriente principal hacia el fluido de acumulación circundante, que hace que fluidos con densidad reducida en un canal o en un sistema de sifón se encuentren delante de una zona colocada más elevada con respecto a la altura para la entrada y salida del sistema de sifón, que hace en virtud de la fuerza de la gravedad que se acumule allí un fluido con densidad reducida. Si afluye a esta zona del sifón un fluido con densidad reducida, en comparación con la densidad de los fluidos del medio ambiente, entonces estro provoca un cierre a través de una subida del fluido, provocada por la fuerza de la gravedad, en la zona predeterminada del sifón.

La tercera sección (c, d) está configurada de una manera ventajosa como zona de reposo (c) y de admisión (d) del fluido a la zona de acumulación circundante. Aquí se reduce adicionalmente en gran medida la velocidad del fluido en su velocidad de circulación a través de la sección transversal de la circulación que se incrementa radialmente de una manera ventajosa y entra de una forma laminar y horizontal en la capa de densidad equivalente.

Se prefiere una configuración simétrica rotatoria del dispositivo, como se deduce a partir de la figura 3. El fluido mal conductor de calor, que se encuentra en los sifones, actúa entonces como sección de aislamiento térmico cilíndrica tubular entre el fluido en el canal de la corriente principal y las capas de fluido circundantes de otra densidad.

Una asociación, de densidad equivalente, del fluido en el canal de la corriente principal (a) y el fluido en el acumulador (por ejemplo, S1, S2, S3 en las figuras 10, 11) es posible a través del paso por término medio horizontal del fluido a través de la segunda sección (b, b') del dispositivo de formación de capas. Por lo tanto, con relación a la altura, el fluido de alimentación se puede alimentar a la zona de acumulación en la posición vertical, en la que sale también desde el canal de la corriente principal. Si son recorridos varios sifones de una manera consecutiva alterna, entonces es posible también una desviación reducida con respecto a la altura (figuras 4 a 6).

La forma de realización de acuerdo con las figuras 4 y 5 se diferencia de la forma de realización de acuerdo con las figuras 1 y 2 porque sigue otro sifón con efecto complementario en la dirección de la circulación desde el canal de la corriente principal a la zona de acumulación. Un fluido, que sale desde el canal de la corriente principal (a) hasta la zona de acumulación, debe recorrer siempre al menos un sifón para fluidos con densidad elevada (b) y un sifón para fluidos con densidad más reducida (b'). La secuencia de acuerdo con las figuras 6 y 7 no tiene importancia en este caso. Se pueden suceder otros máximos y mínimos como sifones de una manera determinada alterna para fluidos con densidad elevada y para fluidos con densidad reducida, para conseguir una separación adicional entre el fluido en circulación en el canal de la corriente principal (a) y el fluido circundante en la zona de acumulación.

En las figuras 8 y 9, los elementos de sifón presentan un desarrollo curvado continuo en la sección 2 (b, b'). El desarrollo curvado de los elementos de sifón soporta la circulación laminar del fluido ya en las zonas del sifón (b; b'). Las zonas del sifón se forman de nuevo a través de la yuxtaposición vertical de varios elementos de sifón (se) iguales.

La figura 10 muestra de forma esquemática una disposición con cuatro dispositivos de acuerdo con la invención en un depósito acumulador (sp), en la que los dispositivos v2 y v4 están previstos para corrientes volumétricas ascendentes y los dispositivos v1 y v3 están previstos para corrientes volumétricas descendentes. El depósito acumulador (sp) puede tener una forma discrecional y puede estar configurado, por ejemplo, como tanque cilíndrico, con una altura que es con preferencia mayor que el diámetro del tanque. También son posibles secciones transversales cuadradas y las paredes extremas superiores e inferiores pueden ser lisas o arqueadas. El dispositivo de formación de capas (v2) es recorrido en sentido ascendente verticalmente en el canal de la corriente principal (a) por un fluido (w2), calentado a una temperatura con la densidad (s2') en el elemento calefactor (he2), que es de una manera preferida un intercambiador de calor atravesado por una corriente de fluido caliente E2. Si el acumulador (sp) presenta una estratificación de un fluido de acuerdo con densidad del fluido S1 < densidad del fluido S2 < densidad del fluido S3, entonces se incrementa hasta un máximo en el límite de capa con el fluido con la densidad S1. En la zona de acumulación con la densidad S3 no tiene lugar ninguna afluencia de fluidos, que se encuentran en el canal de la corriente principal, a la zona de acumulación circundante o viceversa, puesto que en este caso, partiendo desde el canal de la corriente principal hacia la zona de acumulación circundante, debería ser atravesado por la corriente en primer lugar el sifón para fluidos con densidad elevada. Puesto que ahora el sifón para el fluido ascendente S2' representa una barrera, no es posible físicamente la corriente de salida. Tampoco es posible físicamente la afluencia del fluido de la zona de acumulación circundante con la densidad S3, puesto que aquí en la dirección de la circulación desde la zona de acumulación hacia el canal de la corriente principal debería circular la corriente en primer lugar a través de un sifón para fluidos con densidad elevada. El fluido S2' se mueve en virtud de las diferencias de la densidad hasta la zona de acumulación de densidad equivalente, y allí se inactiva la eficacia del cierre en función de la densidad de los sifones constructivos. En el caso de igualdad de la densidad entre el fluido en el canal de la corriente principal y la zona de acumulación circundante, el fluido circula de forma laminar, exclusivamente frenado a través de la resistencia a la circulación de los elementos de sifón, a velocidad reducida y horizontalmente hasta la capa naturalmente horizontal de densidad equivalente desde el canal de la corriente principal hasta la zona de acumulación circundante. No es posible una subida del fluido S2' a la zona de la densidad S1, puesto que en esta zona el fluido S2' experimentaría una sustentación negativa.

Si se refrigera el fluido (w1) a través del elemento de refrigeración (he1), que es de una manera más ventajosa un intercambiador de calor atravesado por una corriente de líquido frío E1, por ejemplo agua fría, circula con la densidad S3' verticalmente descendente en el canal de la circulación principal del dispositivo (v1). El fluido S3' descendente en el canal de la corriente principal está conducido separado, de una manera similar a la situación en (v2), en la zona del fluido de la zona circundante con la densidad S2, puesto que en la zona S2 desde el canal de la corriente principal hasta la zona de acumulación circundante actúa en primer lugar un sifón para fluidos de densidad más elevada como barrera para el fluido descendente con la densidad S3'. No es posible tampoco físicamente la entrada desde el fluido S1 en el canal de la corriente principal, puesto que aquí debería ser atravesado por la corriente un sifón para fluidos con densidad elevada. El fluido circula en la zona de densidad equivalente a la zona de acumulación circundante.

Los dispositivos (v4) y (v3) son alimentados a través de los orificios (e1) y (e2), respectivamente. El fluido introducido, por ejemplo, a través de fuentes de calor externas o de sumideros de calor externos es alimentado por medio de los dispositivos (v4) y (v3) sin perturbaciones al acumulador. La extracción de agua del acumulador es posible de la misma manera a través de los dispositivos (v4) y (v3). En este caso, se puede extraer fluido del acumulador en el orificio (e1) a través de los elementos de sifón más bajos de (v4) y se puede extraer fluido del acumulador en el orificio (e2) a través de los elementos de sifón más altos de (v3).

Un acumulador de acuerdo con la figura 11 es alimentado con fluido exclusivamente por fuentes de calor y sumideros de calor que están dispuestos fuera del acumulador. Por ejemplo, intercambiadores de calor de placas externos pueden alimentar la energía térmica desde redes térmicas remotas e instalaciones solares o calderas de calefacción al acumulador en corrientes volumétricas que adolecen de energía, que deben ser estratificadas en función de la densidad.

Para la formación del dispositivo con una pluralidad de elementos de sifón, los elementos de sifón pueden presentar ya ellos mismos elementos distanciadores y elementos de fijación para el montaje sin construcciones auxiliares. Éstos pueden estar configurados tanto como uniones desprendibles como también como uniones no desprendibles. No obstante, también se puede emplear una construcción de soporte central y/o una construcción de soporte que se monta en la zona marginal, que no debe impedir, sin embargo, en una medida considerable la circulación del fluido, para el soporte de fijación de los elementos de sifón. Por ejemplo, se pueden utilizar tres varillas roscadas desplazadas 120º con casquillos distanciadores, que o bien están conectados ya con el elemento de sifón o se completan como elementos individuales, guiados a través de tres orificios en la zona exterior del elemento de sifón, para la fijación de todos los elementos de un dispositivo. Los elementos distanciadores y los elementos de fijación y las construcciones están realizados de una manera ventajosa del mismo material que los elementos de sifón propiamente dichos.

Los elementos de sifón están configurados de una manera ventajosa a partir de material mal conductor de calor. El dispositivo puede estar fabricado por elementos de sifón individuales o, en cambio, también en conjunto.

Las ventajas conseguidas con la invención consisten especialmente en que utilizando la fuerza de la gravedad es posible una conducción separada de fluidos con diferentes densidades. El efecto de separación se puede ampliar de forma casi discrecional porque una pluralidad de los sifones de acuerdo con la invención están estampados a través de los elementos de sifón, que deben ser atravesados por la corriente de fluido desde el canal de la corriente principal (a) en la dirección de la zona de acumulación circundante y a la inversa. La invención posibilita, además, una alimentación de un fluido en el canal de la corriente principal (a) con una densidad determinada en la capa del fluido circundante del acumulador con la densidad equivalente. En este caso, la asociación es especialmente exacta, puesto que la salida desde el canal de la corriente principal (e) y la salida en la zona circundante del acumulador (d) son esencialmente iguales con relación a la altura. A partir de ello se deduce una entrada especialmente pobre en perturbaciones de fluidos en la zona de acumulación, que se apoya adicionalmente por la sección transversal de admisión de la corriente que se incrementa radialmente y por la zona de admisión de la corriente que indica la dirección (c; d). La dirección de flujo en el canal de la corriente principal (a) puede ser discrecional. La invención no contiene partes mecánicas móviles, por lo que no requiere mantenimiento y no necesita ninguna instalación electrónica para el control y regulación. La invención se puede emplear, en principio, en combinación con cualquier tipo de fluidos. Los campos de aplicación se extienden, por ejemplo, a la técnica de calefacción y a la técnica solar. En este caso, los depósitos y los acumuladores en cualquier orden de magnitud pueden ser asistidos mientras están bajo presión o sin presión. Es especialmente ventajoso el empleo en grandes acumuladores anuales o de temporada.

Claims (15)

1. Dispositivo acumulador con un dispositivo de formación de capas, que está dispuesto en un depósito acumulador que contiene un fluido, que forma un canal vertical de la corriente principal y una zona de separación que rodea a éste, para el fluido circundante y que presenta una pluralidad de canales de salida de la corriente en diferente posición vertical a través de la zona de separación para la formación de capas, en función de la densidad, de una corriente de fluido desde el canal de la corriente principal hacia el fluido circundante, caracterizado porque los canales de salida de la corriente presentan en el desarrollo radial entre el canal de la corriente principal y la zona circundante y a distancia de ésta al menos un máximo vertical y/o al menos un mínimo vertical.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los canales de salida de la corriente desembocan horizontalmente en la zona circundante.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las superficies que delimitan verticalmente los canales de salida de la corriente están curvadas radialmente.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las superficies que delimitan verticalmente los canales de salida de la corriente presentan nervaduras que se distancian verticalmente para la formación de un máximo y/o de un mínimo en el desarrollo radial de un canal de salida de la corriente.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los canales de salida de la corriente están configurados entre puntos de separación consecutivos verticalmente.

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el espesor de la pared vertical de los puntos de separación es reducido con respecto a la altura de los canales de salida de la corriente.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el espesor de la pared vertical de los puntos de separación está entre 0,5 mm y 50 mm.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque los puntos de separación están configurados de forma simétrica rotatoria alrededor del canal de la corriente principal.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque los puntos de separación están formados a través de elementos de sifón conectados verticalmente de forma consecutiva.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque en los elementos de sifón están presentes elementos distanciadores y elementos de fijación para el montaje sin construcción auxiliar.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque al menos tres varillas roscadas desplazadas en el mismo ángulo están guiadas a través de taladros a través de los elementos de sifón en su zona exterior y los elementos de sifón están retenidos a distancia por medio de casquillos distanciadores o tuercas.

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque los elementos de sifón están fijados por medio de una construcción auxiliar que se monta en su borde y están retenidos a distancia.

13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque los elementos para la conexión mutua de los elementos de sifón están constituidos por el mismo material que los elementos de sifón.

14. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 13, caracterizado porque los puntos de separación están configurados en forma de disco.

15. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una fuente de calor o un sumidero de calor están acoplados con el dispositivo de formación de capas, de tal manera que se puede generar una corriente de fluido conducida en el canal de la corriente principal.