DE3001725A1

DE3001725A1 - Vorrichtung zur einleitung eines fluessigen waermetauschermediums in das waermespeichermedium eines latentwaermespeichers

Info

Publication number: DE3001725A1
Application number: DE3001725A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Dr. Friedrich 7000 Stuttgart Lindner
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1980-01-18
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1981-08-13
Also published as: CA1130676A; DE3001725C2

Description

A 43 757 u Aninelderin: Deutsche Forschungs- und

u - 183 Versuchsanstalt für Luf t-

2. Januar 19 80 .und Raumfahrt e.V.

5300 Bonn

Beschreibung

Vorrichtung zur Einleitung eines flüssigen Wärmetauschermediums in das Wärmespeichermedium eines Latentwärmespeichers

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einleitung eines flüssigen Wärmetauschermediums in das Wärmespeichermedium ei-' nes Latentwärmespeichers mit einer in das Wärmespeichermedium eintauchenden und in diesem Bereich mit Auslaßöffnungen versehenen Auslaßhauptleitung für das Wärmetauschermedium und mit einer überlaufleitung, die derart dicht an der Hauptleitung durch das Wärmespeichermedium geführt ist, daß in ihr strömendes Wärmetauschermedium ein Aufschmelzen kristallisierter Wärmespeichersubstanz in der Hauptleitung auslöst, wobei Einlaß und Auslaß der überlaufleitung außerhalb des Wärmespeichermediums liegen. ·

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus den deutschen Patentanmeldungen P 26 07 168 und P 28 05 295 bekannt. In diesen Latentwärmespeichern wird zum Be- und Entladen des Wärmespei chermediums, welches vorzugsweise eine inkongruent schmelzende Substanz wie Glaubersalz oder dergleichen ist, ein flüssiges Wärmetauschermedium, welches sich nicht mit dem Wärmespeichermedium vermischt, durch dieses hindurchgeleitet. Dabei erfolgt ein inniger Kontakt mit dem Wärmespeichermedium und der erwünschte Wärmeaustausch. Zur Einleitung des Wärmetauschermediums wird bei derartigen Vorrichtungen ein in das Wärmespei-

130033/0010

A 43 757 u

u - 183

2. Januar 19 80 -A-

chermedium eintauchendes Rohr verwendet, welches beispielsweise im Bereich des Speicherboden eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, durch welche das Wärmetauschermedium in das Wärmespeichermedium austreten kann. Es perlt dann durch dieses hindurch und sammelt sich oberhalb des Wärmespeichermediums in einer flüssigen Wärmetauschermedienschicht, aus welcher das Wärmetauschermedium wieder abgeleitet wird, um es je nach Bedarf aufzuwärmen oder abzukühlen. Auf diese Weise wird das Wärmetauschermedium im Kreislauf geführt.

Um zu verhindern, daß die gesamte Anordnung nach dem Festwerden des Wärmespeichermediums und dem Verstopfen der Wärmetauschermedienleitung unbrauchbar wird, ist in diesen bekannten Vorrichtungen parallel zum Wärmetauscherrohr und in Wärmekontakt mit demselben ein überlaufrohr geführt, welches vor dem Eintritt in das Wärmespeichermedium vom Wärmetauscherrohr abzweigt und oberhalb des Wärmespeichermediums in die flüssige Wärmetauschermedienschicht einmündet. Diese überlaufleitung weist keine öffnungen zum Austritt des Wärmetauschermediums in das Wärmespeichermedium auf.

Beim Betrieb dieser Vorrichtung fließt das flüssige Wärmetauschermedium in der Regel durch das Wärmetauscherrohr direkt in das Wärmespeichermedium, solange das Wärmetauscherrohr nicht verstopft ist. Wenn das Wärmespeichermedium im Festzustand vorliegt, kann das 'Järmetauschermedium nicht mehr durch das

Wärmetauscherrohr und durch

die öffnungen hindurchtreten, da diese verstopft sind. Dann fließt das Wärmetauschermedium durch die überlaufleitung und sorgt einerseits dafür, daß das angrenzende Wärmetauscherrohr von festem Wärmespeichermedium freigeschmolzen ■wird und andererseits dafür, daß em Kanal durch das feste

130033/0010

BAD ORIGlNAf

u -·183

2. Januar 19 80 - 5 -

Wärmespeichermedium bis in die flüssige Wärmetauschermedienschicht freigeschmolzen wird, so daß aus dem Wärmetauscherrohr austretendes Wärmetauschermedium durch das gesamte Wärmespeichermedium hindurch in die Wärmetauschermedienschicht gelangen kann.

Diese Anordnung hat sich insgesamt sehr gut bewährt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß nach längerem Betrieb die überlaufleitung in zunehmendem Maße durch festes Wärmespeichermedium verstopft wird. Der Grund dafür.ist darin zu sehen, daß das Wärmetauschermedium, welches durch Wärmetauscherrohr und überlaufrohr strömt, immer eine geringe Menge des Wärmespeichermediums beim Durchgang durch dieses mitreißt,und dieses mitgerissene, Wärmespeichermedium lagert sich dann beim Durchfluß des. Wärmetauschermediums durch das Überlaufrohr als Fest sub ε tan ζ in diesem ab. Dabei ist besonders hinderlich, daß in der Regel der Strömungswiderstand des Überlaufrohres bewußt hoch gewählt wird, um das 's'ürmetauschermedium bevorzugt durch das Wärmetauscherrohr zu leiten. Dies führt zu einer Verstärkung der Tendenz zur Ablagerung von Wärmespeichermedium im Überlaufrohr. . ■ ■■

Durch diese Ablagerung wird die gesamte Anordnung nach einer bestimmten Betriebszeit schließlich unbrauchbar, es wird nötig, daß Überlaufrohr zu reinigen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung dieser Art derart zu verbessern, daß eine Verstopfung des überlaufrohres durch das Wärmespeichermedium weitgehend vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die überlaufleitung verschließbar ist.

130033/0010

"6"

BAD ORIGINAL

A 43 757 u

u- 183

2. Januar 19 80 - 6 -

Bei einer solchen Vorrichtung kann die Überlaufleitung immer dann verschlossen werden, wenn das Wärmetauscherrohr nicht verstopft ist, wenn also das Wärmetauschermedium ohne weiteres durch das Wärmetauscherrohr und die Öffnungen in das Wärmespeichermedium gelangen kann. Umgekehrt wird die Überlaufleitung dann geöffnet, wenn das Wärmetauscherrohr durch festes Wärmespeichermedium verstopft ist.

Dies ist insbesondere zu Beginn des Betriebes eines entladenen Wärmespeichers der Fall. In dieser Betriebsphase ist das oberhalb des Wärmespeichermediums gesammelte Wärmetauschermedium sehr sauber, das heißt, mitgerissenes Wärmespeichermedium hat sich nach längerer Betriebsruhe in der Regel abgesetzt. Wenn man in dieser Phase des Betriebes das von Wärmespeichermedium im wesentlichen befreite Wärmetauschermedium durch die Überlaufleitung leitet, besteht keine Gefahr einer Ablagerung von Wärmespeichermediuir.. Sobald das Wärmetauschermedium wieder in innigen Kontakt mit dem Wärmespeichermedium gelangt und dabei Wärmespeichermedium mitreißt, kann die Überlaufleitung verschlossen werden, denn in dieser Betriebsphase kann das Wärmetauschermedium wieder durch das Wärmetauscherrohr und die inzwischen von festem Wärmespeichermedium befreiten Öffnungen hindurchtreten. Es wird also auf diese Weise verhindert, daß mit Wärmespeichermedium angereichertes Wärmetauschermedium durch die Überlaufleitung strömt.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in der Überlaufleitung ein elektrisch betätigbares Ventil angeordnet ist.

Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn die Überlaufleitung mittels einer Ventilanordnung verschließbar ist, die einen Durchfluß des Wärmetauschermediums nur gestattet, wenn der Druck des

130033/0010

-7-

u - 183

2. Januar 19 80 - 7 -

Wärmetauschermediums in der Überlaufleitung größer ist als der Umgebungsdruck der Ventilanordnung.

Dann wird nämlich ohne die Notwendigkeit einer Fremderregung automatisch gewährleistet, daß die Überlaufleitung immer dann verschlossen ist, wenn das VJarmetauschermedium ohne größeren Strömungswiderstand durch das Wärmetauscherrohr und die nicht verstopften Öffnungen fließt, während das Überlaufrohr automatisch dann in Funktion tritt, wenn das Wärmetauscherrohr und die Öffnungen verstopft sind.

Bei einer ersten Ausgestaltung dieses Prinzips ist vorgesehen, daß die Überlaufleitung an ihrem Ende verschlossen ist und zumindest teilweise durch einen perforierten, elastischen Schlauch gebildet ist, wobei die Perforation bei ungedehntem Schlauch verschlossen ist und sich nur bei Dehnung des Schlauches infolge eines inneren Überdrucks öffnet.

Vorzugsweise kann auch vorgesehen sein, daß die Überlaufleitung einen flexiblen Wandbereich aufweist und daß die überlaufleitung in diesem Bereich von einer nach innen gerichteten Vorspannung beaufschlagt ist, welche den flexiblen Wändbereich elastisch zusammendrückt und damit die Überlaufleitung verschließt.

Günstig ist es dabei, wenn die Überlaufleitung einen Bereich mit einer Wandverdickung aufweist, wobei die verdickten Wandbereiche normalerweise abdichtend aneinanderliegen, bei Überdruck im Inneren der Überlaufleitung jedoch elastisch auseinanderschiebbar sind.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, daß in der Überlaufleitung ein elastisch deformier-

130033/0010

-8-

BAD ORIGINAL

A 43 757 u ' ^ÄW

u - 183

2. Januar 19 80 - 8 -

barer Ventilkörper angeordnet ist, der normalerweise die Überlaufleitung verschließt, bei überdruck des Wärmetauscherme- ' diums dieses jedoch passieren läßt.

Schließlich ist es auch möglich, die Anordnung derart auszubilden, daß die Überlaufleitung durch ein gewichts- oder federbelastetes Rückschlagventil verschlossen ist.

Es können weiterhin mechanische Ventile Verwendung finden, die auf Differenzdrücke ansprechen. Dazu kann beispielsweise die Druckdifferenz Verwendung finden, die im Wärmetauscherkreislauf zwischen Einlauf zur Wärmetauscherleitung und Auslauf im Latentwärmespeicher auftritt. Diese Druckdifferenz ist nur bei verstopfter Hauptleitung groß, also immer dann, wenn die Überlaufleitung geöffnet sein muß und das Wärmetauschermedium in der oben erwähnten Weise relativ frei von Wärmespeichermedium ist. Umgekehrt ist die Druckdifferenz immer dann klein, wenn die Wärmetauscherleitung und ihre öffnungen frei von Wärmespeichermedium sind, so daß in diesem Falle die überlaufleitung verschlossen sein kann.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Latentwärmespeicher mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Einleitung eines flüssigen Wärmetauschermediums;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Differenzdruckventils zur Einschaltung in die überlaufleitung;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines druckbetätigten Ventils zur Einschaltung in die überlaufleitung;

130033/0010

-9-

A 43 757 u

u - 183

2. Januar 1980 - 9 -

Fig. 4 eine Schnittansicht eines schwerkraftbeaufschlagten Rückschlagventils zur Einschaltung in die Überlaufleitung;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines federbeaufschlagten Rückschlagventils zur Einschaltung in die Überlauf leitung;

Fig. 6 eine Schnittansicht eines Schlauches aus elastischem Material mit einem wulstförmigen Verschluß;

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 6, wobei in den wulstförmigen Verschluß Federmittel eingelagert sind;

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 6, wobei der Schlauch im Bereich des Verschlusses von Federmitteln umgeben ist und

Fig. 9 eine Teilschnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung mit einem die Überlaufleitung verschließenden, perforierten Schlauch.

In Fig. T ist ein Behälter 1 mit zwei Öffnungen 2 und 3 dargestellt, von denen eine mittels eines Deckels 4 verschlossen ist, durch den ein Wärmetauschrohr 5 und eine parallel zu diesem geführte Überlaufleitung 6 ins Innere des mit einem Wärmespeichermedium 7 gefüllten Behälters geführt sind. Das Wärmetauscherrohr 5 verläuft im wesentlichen parallel zum Boden 8 des Behälters 1, ist an seinem Ende 9 verschlossen und weist eine Vielzahl von Öffnungen 10 auf. Die Überlaufleitung 6 führt vom Ende 9 des Wärmetauschrohrs 5 weiter zur Oberseite des Behälters und tritt durch die zweite Öffnung 3 hindurch in ein dicht mit der Öffnung 3 verbundenes Ausgleichsgefäß 11 ein, welches mit einer Umlaufleitung 12 für ein oberhalb des Wärmespeichermediums 7 angeordnetes , flüssiges Wärmetauschermedium 13 verbunden ist. Die Überlaufleitung 6 endet oberhalb des Spiegels 14 des Wärmetauschermediums, die Umlaufleitung 12 ist in nicht dargestellter Weise

130033/0010

-10-

A 43 757 u

u - 183

2. Januar 1980 - 10 -

über einen Wärmetauscher mit einer Pumpe 15 verbunden, deren Auslaß mit dem Wärmetauschrohr 5 und der von dieser abzweigenden Überlaufleitung in Verbindung steht.

Gemäß der Erfindung ist in die Überlaufleitung 6 nach der Abzweigstelle vom Wärmetauschrohr 5 ein wahlweise verschließbares Ventil 16 eingeschaltet.

Das Wärmespeichermedium besteht vorzugsweise aus einem inkongruent schmelzenden Medium, insbesondere aus einer gesättigten Glaubersalzlösung, das Wärmetauschermedium ist eine mit der Wärmespeichersubstanz nicht mischbare Flüssigkeit, die vorzugsweise eine geringere Dichte hat als das Wärmespeichermedium, so daß sie sich oberhalb des Wärmespeichermediums sammelt. Beispielsweise kann das Wärmetauschermedium ein Mineralöl sein.

Im Betrieb wird beim Entladevorgang, also beim Wärmeentzug, kühles Wärmetauschermedium durch das Wärmetauscherrohr 5 geleitet. Dabei ist das Ventil 16 in der Überlaufleitung 6 geschlossen. Das gesamte Wärmetauschermedium tritt durch die Öffnungen 10 im Wärmetauscherrohr 5 in das Wärmespeichermedium 7 ein und strömt durch dieses nach oben, wobei es sich oberhalb des Wärmetauschermediums sammelt. Dabei nimmt das kühle Wärmetauschermedium Wärme vom Wärmespeichermedium auf, bis dieses schließlich durch Wärmeentzug in den festen Zustand übergeht. Dieser Übergang kann bei bestimmten Wärmespeichermedien eine Kristallisation am Schmelzpunkt sein, bei anderen Medien, beispielsweise bei der oben beschriebenen gesättigten Glaubersalzlösung, erfolgt die Verfestigung durch Ausfall des festen Dekahydrats aus der Lösung, die sich dabei verdünnt. Als Ergebnis erhält man beim Entladen eine Verfestigung des Wärmespeichermediums.

130033/0010

A 43 757 u

u - 183

2. Januar 1980 - 11 -

Wenn man den Wärmespeicher nach dem Entladen wieder beladen will, hat das verfestigte Wärmespeicherinedium die Öffnungen im Wärmetauscherrohr 5 verstopft, und teilweise ist es auch in die Wärmetauscherleitung 5 eingedrungen und hat die gesamte Leitung verlegt. Das erwärmte Wärmetauschermedium kann daher nicht in die verfestigte Wärmespeichersubstanz eintreten. In dieser Betriebsphase wird nun gemäß der Erfindung das Ventil 16 geöffnet. Das erwärmte Wärmetauschermed.ium fließt dadurch durch die überlaufleitung bis in das Ausgleichsgefäß 11. Durch den direkten Wärmekontakt mit dem Wärmetauscherrohr wird das feste Wärmespeichermedium in diesem aufgeschmolzen. Außerdem wird längs der überlaufleitung ein Kanal durch das feste Wärmespeichermedium aufgeschmolzen, .der bis in die flüssige Wärmetauscherschicht oberhalb des festen Wärmespeichermediums führt. Als Ergebnis dieses Aufschmelzens kann das.Wärmetauschermedium nunmehr durch das Wärmetauscherrohr und durch die Öffnungen 10 unmittelbar in das Wärmespeichermedium gelangen und fließt von dort zunächst längs des parallel der Überlaufleitung verlaufenden Kanals in die Schicht des flüssigen Wärmetauschermediums. In diesem Zustand kann das Ventil 16 wieder geschlossen werden, da nunmehr das Wärmetauschermedium durch das Wärmetauscherrohr im Kreislauf geführt werden kann.

Es ist dabei wesentlich, daß bei Inbetriebnahme des entladenen Wärmespeichers zum Zwecke des Ladens das Wärmetauschernedium kaum Wärmespeichermedium enthält, da sich das Wärmeεpeichermedium während der Betriebsruhe abgesetzt hat. Das durch die Überlaufleitung strömende Wärmetauschermedium ist also sehr rein, so daß keine Gefahr besteht, daß sich die Überlaufleitung zusetzen könnte. In kontinuierlichem Betrieb enthält hingegen das Wärmetauschermedium eine nicht unerhebliche Menge des Wärmespeichermediums. In dieser Betriebsphase ist jedoch das Ventil 16 geschlossen, so daß das verunreinigte Wärmetauschermedium

130033/0010

-12-

A 43 757 u

u - 183

2.Januar 1980 -12-

nicht durch die Überlaufleitung 6 fließen kann. Insbesondere wird dadurch bewirkt, daß selbst bei der Betriebsruhe sich in der überlauf leitung nur an Wärmespeichermedium sehr armes Wärmetauschermedium befindet, so daß ein Ausfrieren des Wärmetauschermediums in der überlaufleitung nicht stattfinden kann.

Das Ventil 16 ist in dem in Pig.l dargestellten Ausführungsbeispiel nur schematisch gezeichnet. Grundsatz Ixen kann es sich bei diesem Ventil um ein von Hand einstellbares oder ein elektrisch betätigbares Ventil handeln, das entsprechend den verschiedenen Betriebszuständen des Speichers gesteuert wird. Vorteilhaft ist jedoch die Verwendung eines automatisch wirkenden Ventils.

In Fig.2 ist ein Ventil dargestellt, mit dessen Hilfe eine solche automatische Steuerung ohne Notwendigkeit eines Fremdsignals oder einer Fremdenergie möglich wird. Es handelt sich dabei um ein Ventil mit einem Ventilgehäuse 20, welches durch eine Trennwand 21 in zwei Kammern unterteilt ist, die jeweils mit einem Anschlußstutzen 22 bzw. 23 versehen sind, mittels welchen das Gehäuse in die Überlaufleitung 6 eingeschaltet ist. In der Trennwand 21 befindet sich eine Ventilöffnung 24 mit einem Ventilsitz 25. Ein Ventilteller 26 ist im Innern des Gehäuses derart verschiebbar gelagert, daß er in eine erste, die öffnung verschließende Stellung und in eine zweite, die öffnung freigebende Stellung gebracht werden kann. Dazu ist eine den Ventilteller tragende Schubstange 27 mit zwei Bälgen 28 und 29 verbunden, in die Leitungen 30 und 31 einmünden. Diese Bälge 28 und 29 sind als Druckdosen ausgebildet. Zur Betätigung des Ventils wird die Leitung 30 beispielsweise mit dem Auslaß der Pumpe 15 und die Leitung 31 beispielsweise mit dem Ausgleichsgefäß 11 verbunden. Wenn das Wärmetauscherohr nicht verstopft ist, fließt das Wärmetauschermedium relativ widerstandslos durch dieses Rohr, so daß die Druckdifferenz in den beiden Druckdosen gering ist. In dieser Stellung verschließt der Ventilteller die

130033/0010

u - 183.

2. Januar 1980 - 13 -

Öffnung 24. Wenn dagegen das Wärmetauscherrohr durch sich verfestigende Wärmespeichersubstanz verstopft wird, steigt die Druckdifferenz an, d.h. der Druck in der Druckdose 29 steigt gegenüber dem Druck in der Druckdose 28, so daß insgesamt der Ventilteller in Offenstellung verschoben wird. In dieser Betriebsphase kann das Wärmetauschermedium durch die Überlaufleitung strömen, wobei deren Druchflußwiderstand relativ hoch gewählt wird, so daß die Druckdifferenz zur Öffnung aufrechterhalten wird.

Es gelingt also auf diese Weise, die Überlaufleitung immer dann zu verschließen, wenn das Wärmetauschermedium relativ leicht durch das Wärmetauscherrohr und die Öffnungen.10 in das Wärmespeichermedium gelangen kann.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel handelt es sich um eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2; entsprechende Teile tragen daher gleiche Bezugszeichen. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich lediglich dadurch, daß nur eine einzige Druckdose 29a vorgesehen ist, die über eine Leitung 30 mit dem Ausgang der Pumpe 15 verbunden .ist. Wenn der Druck am Ausgang der Pumpe 15 niedrig ist, d.h. > wenn der Strömungswiderstand des Wärmetauschrohres gering ist, bleibt der Ventilteller in Schließstellung, sobald durch'Verstopfung des Wärmetauscherrohrs der Druck am Auslaß der Pumpe 15 ansteigt, öffnet sich das Ventil.

In Fig. 4 ist ein schwerkraftbelastetes Rückschlagventil dargestellt, welches ebenfalls Verwendung finden kann. Dieses Ventil weist ein Gehäuse 40 mit einem Zulauf 41 und einem Auslauf 42 auf, wobei der Zulauf 41 als Ventilsitz. 43 ausgebildet ist. Auf diesem Ventilsitz sitzt ein kegelförmiger Ventilkörper 44, der unter dem Einfluß des Eigengewichtes abdichtend

130033/0010

-14-

A 43 757 u u - 183

2. Januar 1980 - 14 -

auf dem Ventilsitz 43 aufliegt. Das Gehäuse ist in die Überlaufleitung 6 eingeschaltet. Wenn das Wärmetauscherrohr offen ist, liegt an dem Zulauf 41 ein relativ geringer Druck an, der nicht ausreicht, um den Ventilkörper 4 4 vom Ventilsitz anzuheben. In diesem Fall bleibt die überlaufleitung geschlossen, das gesamte Wärmetauschermedium fließt durch das Wärmetauschrohr 5. Wenn Letzteres hingegen verschlossen ist, wächst der Druck am Zulauf 41 an, so daß das Wärmetauschermedium den Ventilkörper 44 vom Ventilsitz abhebt und durch das Ventilgehäuse 4C und damit die Überlaufleitung 6 fließen kann.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 entspricht im wesentlichen dem der Fig. 4, gleiche Teile tragen daher gleiche Bezugszeichen. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 4 wird hier der Ventilkörper 44 mittels einer Druckfeder 45 gegen den Ventilsitz 43 gepreßt, so daß eine Federvorspannung gegeben ist.

Die Druckdifferenz zwischen Pumpenausgang einerseits und Ausgleichsgefäß oder Ende der überlaufleitung andererseits kann auch in anderer Weise Verwendung finden, um die Überlaufleitung beim überschreiten eines bestimmten Differenzwertes zu öffnen. Dies läßt sich durch eine elastische Deformation eines Teils der Überlaufleitung selbst erreichen, die bei niedrigem Druck verschlossen ist, bei erhöhter Druckdifferenz jedoch durch elastische Verformung geöffnet wird.

In Fig. 6 ist ein elastischer Abschnitt 50 einer Überlaufleitung dargestellt, der zur Innenseite hin eine Ringschulter trägt, welche den gesamten Querschnitt des Abschnittes ausfüllt und damit die Überlaufleitung verschließt. Sobald jedoch die Druckdifferenz des anstehenden Wärmetauschermediums einen bestimmten Wert überschreitet, kann das Wärmetauschermedium

130033/0010

-15-

A 43 757 u

u - 183

2. Januar 19 80 - 15 -

den Abschnitt elastisch aufweiten, d.h. die Ringschulter wird elastisch nach außen gedrückt, so daß das Wärmetauschermedium durch die nunmehr entstehende Öffnung hindurchströmen kann.

Eine ähnliche Anordnung zeigt Fig. 7, in welcher zur Unterstützung der Schließwirkung in die Ringschulter 51 noch eine Ringfeder 52 eingebettet ist.

In dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Schließwirkung der Ringschulter durch eine Ringfeder 53 unterstützt, welche den Abschnitt an seiner Außenseite umgibt.

In Fig. 9 schließlich ist ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt, mit dem es möglich wird, die Überlaufleitung nur in den Betriebsphasen zu öffnen, in denen das Wärmetauschrohr verstopft ist. Zu diesem Zweck ist in die Überlaufleitung kein Ventil 16 eingeschaltet, dafür wird das Ende der Überlaufleitung im Inneren des Ausgleichsgefäßes 11" von einem elastischen, an. seinem freien Ende verschlossenen Schlauch 60 gebildet, dessen Wände perforiert sind. Die Öffnungen 61 in der Schlauchwand haben dabei einen sehr geringen Durchmesser, so daß sie verschlossen bleiben, solange im Inneren des Schlauches kein hoher Druck herrscht. Sobald jedoch der, Druck im Innern ansteigt, wird der gesamte Schlauch elastisch gedehnt, wobei die Öffnungen 61 den Durchtritt des im Innern befindlichen Wärmetauschermediums nach außen zulassen. Auch diese Anordnung wirkt in der gewünschten Weise, solange das Wärmetauscherrohr offen ist, bleibt der Druck im Innern der Überlaufleitung gering, beim Verstopfen des Wärmetauscherrohrs hingegen wächst der Druck im Innern der Überlaufleitung an, so daß es zur beschriebenen Dehnung des Schlauches und damit zum Austritt des Wärmetauschermediums durch die erweiterten Öffnungen 61 kommt.

130033/0010

-16-

A 43 757 u

u - 183

2.Januar 1980 -16-

Der perforierte Bereich kann auch bereits im Wärmespeichermedium beginnen. Dann kann in diesem Bereich ein intensives Aufschmelzen beginnen, sobald die Öffnunaen frei werden.

Weiterhin ist es möglich, im Inneren eines Leitunasabschnittes einen elastisch verformbaren Ventilkörper anzubringen, beispielsweise einen mit einem Gas gefüllten Hohlraum, der sich unter dem Einfluß eines unter erhöhtem Druck stehenden Wärmetauschermediums so verformen läßt, daß das Wärmetauschermedium durch die sonst verschlossene Leitung hindurchströmen kann.

1 30033/0010

Claims

HOEGER, STBLLRfeeH? '& PARTNER

PATEMTAN WALTE »5 U U I / /!. Ο

UHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7000 STUTTGART 1

A 43 757 u Anmelderin: Deutsche Forschungs- und

u - 183 Versuchsanstalt für Luft-
2. Januar 1980 und Raumfahrt e.V.

5300 Bonn ·

Patentansprüche :

Vorrichtung zur Einleitung eines flüssigen Wärmetauschermediums in das Wärmespeichermedium eines Latentwärmespeichers mit einer in das Wärmespeichermedium eintauchenden und in diesem Bereich mit Auslaßöffnungen versehenen Auslaßhauptleitung für das Wärmetauschermedium und mit einer Überlaufleitung, die derart dicht an der Hauptleitung durch das Wärmespeichermedium geführt ist, daß in ihr strömendes Wärmetauschermedium ein Aufschmelzen kristallisierter Wärmespeichersubstanz in der Hauptleitung auslöst, wobei Einlaß und Auslaß der überlaufleitung außerhalb des Wärmespeichermediums liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufleitung (6) verschließbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Überlaufleitung (6) ein elektrisch betätigbares Ventil (16) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufleitung (6) mittels einer Ventilanordnung verschließbar ist, die einen Durchfluß des Wärmetauschermediums (13) nur gestattet, wenn der Druck des Wärmetauschermediums in der überlaufleitung (6) größer ist als der Umgebungsdruck der Ventilanordnung.

130033/0010

-2-

A 43 757 u

u - 183

2. Januar 19 80 - 2 -
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufleitung (6) an ihrem Ende verschlossen ist und zumindest teilweise durch einen perforierten, elastischen Schlauch (60) gebildet ist, wobei die Perforation bei ungedehntem Schlauch (60) verschlossen ist und sich nur bei Dehnung des Schlauches (60) infolge eines inneren Überdrucks öffnet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufleitung (6) einen flexiblen Wandbereich (50) aufweist und daß die überlaufleitung (6) in diesem Bereich von einer nach innen gerichteten Vorspannung (Ringfeder 52, Ringfeder 53) beaufschlagt ist, welche den flexiblen Wandbereich elastisch zusammendrückt und damit die Überlaufleitung (6) verschließt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufleitung (6) einen Bereich mit einer Wandverdickung (Ringschulter 51) aufweist, wobei die verdickten Wandbereiche normalerweise abdichtend aneinanderliegen, bei Überdruck im Inneren der Überlaufleitung jedoch elastisch auseinanderschiebbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 'in der Überlaufleitung (1) ein elastisch deformierbarer Ventilkörper angeordnet ist, der normalerweise die Überlaufleitung (6) verschließt, bei Überdruck des Wärmetauschermediums dieses jedoch passieren läßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufleitung durch ein gewichts- oder federbelastetes Rückschlagventil ( 40) verschlossen ist.

130033/0010 _₃_