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DE102008019579A1 - Einrichtung für den Betrieb und zur Regelung eines Wärmepumpensystems - Google Patents

Einrichtung für den Betrieb und zur Regelung eines Wärmepumpensystems Download PDF

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DE102008019579A1
DE102008019579A1 DE200810019579 DE102008019579A DE102008019579A1 DE 102008019579 A1 DE102008019579 A1 DE 102008019579A1 DE 200810019579 DE200810019579 DE 200810019579 DE 102008019579 A DE102008019579 A DE 102008019579A DE 102008019579 A1 DE102008019579 A1 DE 102008019579A1
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DE
Germany
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membrane
medium
shut
pressure
connection
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Withdrawn
Application number
DE200810019579
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English (en)
Inventor
Friedrich Strobel
Henning Liebig
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Priority to PCT/DE2008/000827 priority patent/WO2008141617A2/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/06Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of jet type, e.g. using liquid under pressure
    • F25B1/08Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of jet type, e.g. using liquid under pressure using vapour under pressure

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betrieb und zur Regelung eines Wärmepumpensystems nach Patentanmeldung 10 2007 023 674.5, wobei der Energiespeicher aus mindestens einem Rohrleitungsabschnitt oder rohrähnlichem Behälter mit einem ersten Medium mit einem ersten Druckniveau und einerseits einem Anschluss für ein erstes Absperrorgan mit einem Anschluss für Unterdruck besteht und wobei der Energiespeicher andererseits über einen kurzen Anschlussabschnitt mit einem zweiten Absperrorgan und einen Anschluss mit einem ein zweites Medium mit einem zweiten Druckniveau aufweisenden Druckbehälter mit einem Anschluss für Treibdruck (A) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für den Betrieb und zur Regelung eines Wärmepumpensystems nach der Patentanmeldung 10 2007 023 674.5.
  • Die Einrichtung ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen ein bestimmtes Druckniveau erzeugt werden muss, einsetzbar. Bevorzugt ist sie anwendbar zum Betrieb und zur Regelung eines Wärmepumpensystems, das beispielsweise für den Einsatz in einer Niedrigtemperaturheizanlage oder für eine Klima- oder Kühlanlage vorgesehen ist.
  • Unter den in der Patentanmeldung 10 2007 023 674.5 behandelten Ausführungsformen ist bereits eine Einrichtung der genannten Art beschrieben, bei der durch Leitungsabschnitte eines Leitungssystems ein Dampferzeuger, ein Verdampfer, ein Kondensator und ein mit diesen verbundener Sammler vorgesehen sind, und wobei in einem Leitungsabschnitt des Leitungssystems ein Schaltdruckwandler eingesetzt ist, der aus einem Energiespeicher zum kurzzeitigen Speichern kinetischer Energie, einem Ventil und einem Rückschlagventil besteht.
  • Nach den Gesetzmäßigkeiten der Physik ist allgemein bekannt, dass ein in einer Rohrleitung befindliches Medium, beispielsweise eine Flüssigkeit, durch die Zuführung von Energie beschleunigt und infolgedessen die kinetische Energie des Mediums erhöht wird.
  • Auf Grund des Trägheitsgesetzes ist eine Masse immer bestrebt, ihren Bewegungszustand beizubehalten, weshalb die kinetische Energie bei freier Strömung in dem Medium (der Flüssigkeit) erhalten bleibt, der Energiegehalt somit aus dem Produkt der Menge der bewegten Masse (Flüssigkeit) und der zweiten Potenz der Geschwindigkeit des Mediums gebildet wird.
  • Wenn die Strömung unterbrochen wird, sinken die Geschwindigkeit und die kinetische Energie, worauf die freigesetzte Energie eine Änderung des statischen Drucks im Medium (Flüssigkeit) hervorruft, wodurch in Strömungsrichtung vor der Unterbrechungsstelle ein Druckanstieg und nach der Unterbrechungsstelle eine Druckabsenkung erfolgt.
  • Da die Höhe (Größe) der Druckänderung abhängig ist von der Dauer, in der die Geschwindigkeitsänderung erfolgt, sind bei sehr schneller Änderung Druckgrößen erzielbar, die um ein Vielfaches über beziehungsweise unter dem Ausgangsdruck liegen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Effekt technisch zu nutzen und eine Einrichtung zu schaffen, die ein vorbestimmtes Druckniveau in Form von Überdruck oder Unterdruck erzeugt, und die bevorzugt beispielsweise zum Betrieb und zur Regelung eines Wärmepumpensystems einsetzbar ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Einrichtung gemäß den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass mit einfachen Mitteln ein Druckwandler hergestellt werden kann, welcher vorzugsweise für den Betrieb und die Regelung in einem Wärmepumpensystem und darüber hinaus in anderen Systemen eingesetzt werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung nutzt dabei ein in einem rohrförmig gestalteten Energiespeicher eingesetztes erstes, flüssiges Medium, das durch die Expansion eines unter Druck stehenden zweiten, gasförmigen Mediums beschleunigt wird, und dadurch eine Umwandlung der Druckenergie des gasförmigen Mediums in kinetische Energie des flüssigen Mediums erreicht wird.
  • Wird durch Betätigen und Schließen der entsprechenden und beispielsweise als Absperrventil ausgebildeten Absperrorgane die Strömung unterbrochen, so kann die jeweils auftretende Druckschwankung durch entsprechende Schaltung einer weiteren beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildeten Absperreinrichtung einerseits zum Absaugen und andererseits zur Förderung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums aus einem Behälter oder dergleichen anderen technischen System verwendet werden.
  • Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine Regeleinrichtung abhängig von Druck, Durchfluss oder anderen physikalischen Größen manuell oder automatisch eine Anpassung des Druckniveaus und der Fördermengen an unterschiedliche Betriebszustände erfolgen kann und ständig eine optimale Ausnutzung der vorhandenen Antriebsenergie gewährleistet ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand einer Zeichnung näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
  • 1 eine grundsätzliche Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung;
  • 2a, b eine Ausgestaltung der Einrichtung gemäß 1 mit regelbarer Gasmenge für die Erzeugung von Unterdruck und Überdruck;
  • 3a, b eine doppelte Ausführung der Einrichtung analog der 2 als geschlossenes System;
  • 4a, b eine Einrichtung gemäß der vorhergehenden Art zur Vermeidung des Vermischens der Medien;
  • 5a, b eine Einrichtung gemäß vorhergehender Art mit Mitteln zur Trennung der Medien voneinander;
  • 6a, b eine Einrichtung der vorgenannten Art ohne Absperrorgan (Impulsventil) für Unterdruck und Überdruck und
  • 7 eine Einrichtung der vorgenannten Art zur gleichzeitigen Erzeugung von Unterdruck und Überdruck.
  • In der 1 ist eine als Schaltdruckwandler gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung ausschnittsweise schematisch vereinfacht dargestellt und mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichnet.
  • Der Schaltdruckwandler 50 weist einen nicht näher beschriebenen, rohrförmigen Energiespeicher 51 auf, der einerseits über einen Anschluss 51.1 mit einem be kannten Absperrorgan 46 und einer Abnahmestelle für Unterdruck B und andererseits über einen Anschluss 51.2 und einem als Impulsventil bekannten Absperrorgan 44 über einen weiteren Anschluss 51.3 mit einem Druckbehälter 52 verbunden ist.
  • Der Druckbehälter 52 ist mit einem Anschluss für Treibdruck A verbunden und ist in seinem Inneren mit einem Medium M1 bis zu einer bestimmten Höhe gefüllt und ist beispielsweise flüssig, während sich das darüber befindliche Medium M2 für den Treibdruck A beispielsweise gasförmig ist.
  • Durch einen statischen Druck im Druckbehälter 52 wird das Medium M1 im Energiespeicher 51 beschleunigt, wobei durch Schließen des Absperrorgans 44 die kinetische Energie und der Druck im Energiespeicher 51 abgesenkt werden und entsprechendes Medium M1 über das Absperrorgan 46 abgesaugt wird.
  • In den 2a und 2b ist jeweils eine Ausführungsform der Einrichtung nach der 1 dargestellt, wobei durch Zuführung einer definiert regelbaren Menge eines beispielsweise gasförmigen Mediums M2 in einen Expansionsbehälter 53 durch ein als Füllventil ausgebildetes, bekanntes Absperrorgan 26 die Ausnutzung der vorhandenen Antriebsenergie verbessert wird.
  • Die 2a stellt hierbei eine Variante zur Erzeugung und der Abnahme von Unterdruck B dar, in der 2b ist eine Variante zur Erzeugung und Abnahme von Überdruck C am jeweiligen Anschluss dargestellt.
  • Ein gleichzeitig als Entlüftungsventil ausgebildetes weiteres Absperrorgan 54 dient der Befüllung des Expansionsbehälters 53 mit dem Medium M2.
  • In den 3a und 3b ist jeweils schematisch und ausschnittsweise eine Ausführungsform eines Schaltdruckwandlers dargestellt, die mit dem Bezugszeichen 60 gekennzeichnet ist.
  • Bei diesem Schaltdruckwandler 60 sind mindestens zwei Expansionsbehälter 61 mit jeweils einem flüssigen Medium M1 und einem gasförmigen Medium M2 sowie mit Anschlüssen 61.1 und 61.2 mit jeweiligen Absperrorganen 26 für Treibdruck A und Absperrorganen 54 für die Entleerung D vorgesehen.
  • An den Expansionsbehältern 61 sind an Anschlüssen 61.3 und 61.4 sich kreuzende, rohrförmige Energiespeicher 62 in nicht näher beschriebener Größenordnung angeordnet, wobei sich deren jeweiliges Anschlussende einerseits an einem der Expansionsbehälter 61 am Anschluss 61.3 oberhalb des Mediums M1 (im Bereich des Mediums M2) und andererseits am anderen Expansionsbehälter 61 am Anschluss 61.4 im Bereich des Mediums M1 beziehungsweise in umgekehrter Anordnung, befindet.
  • Die Energiespeicher 62 weisen im Bereich der Anschlüsse 61.4 jeweils ein bekanntes Absperrorgan 44 auf und sie sind durch einen Leitungsabschnitt 63 miteinander verbunden.
  • Im Bereich der Einbindung in den jeweiligen Energiespeicher 62 ist im Leitungsabschnitt 63 jeweils ein vorher bekanntes Absperrorgan 46 und zwischen den Absperrorganen 46 ist ein Anschluss angeordnet, der bei entsprechender Schaltung der Absperrorgane 46 einerseits für eine Abnahme von Unterdruck B (3a) und andererseits für eine Abnahme von Überdruck C (3b) einsetzbar ist.
  • In den 4a und 4b ist schematisch eine weitere Ausführungsform eines Schaltdruckwandlers dargestellt, die mit dem Bezugszeichen 70 gekennzeichnet ist.
  • Bei dem Schaltdruckwandler 70 sind ähnlich dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Expansionsbehälter 71 mit Anschlüssen für Absperrorgane 26 und 54 für die Zuführung von Treibdruck A und Entleerungen D vorgesehen.
  • An den Expansionsbehältern 71 sind an entsprechenden Anschlüssen sich kreuzend angeordnete, rohrförmige Energiespeicher 72 mit bekannten Absperrorganen 44 wie vorstehend miteinander verbunden angeschlossen, wobei ebenfalls ein Leitungsabschnitt 63 mit bekannten Absperrorganen 46 und einem Anschluss für Unterdruck B beziehungsweise Überdruck C in gleicher Weise wie in den 3a und 3b zwischen den Energiespeichern 72 angeordnet ist.
  • Gegenüber der 3 jedoch sind bei dieser Ausführung die Energiespeicher 72 durch einen im Bereich der Expansionsbehälter 71 zwischen den jeweiligen Anschlüssen und den Absperrorganen 44 angeordneten Leitungsabschnitt 73 mit zwei darin angeordneten, bekannten Absperrorganen 57 miteinander verbunden.
  • Der Leitungsabschnitt 73 ist hierbei zusätzlich mit dem Leitungsabschnitt 63 verbunden, wobei ein Leitungsabschnitt 73.1 einerseits im Leitungsabschnitt 63 zwischen den Absperrorganen 46 angeordnet ist, der andererseits mit einem Saugbehälter 74 verbunden ist, der in den Leitungsabschnitt 73 eingebunden ist und an den sich über einen Anschluss für ein Absperrorgan 75 eine Abnahme für Unterdruck B anschließt.
  • In der 4b ist eine Einrichtung der genannten Art dargestellt, mit der eine Abnahme von Überdruck C möglich ist.
  • Dazu sind bei analoger Anordnung der Expansionsbehälter 71 und der Energiespeicher 72 die Absperrorgane 46 im Leitungsabschnitt 63 entgegen der 4a geschaltet und der Leitungsabschnitt 73.1 ist mit einem Druckbehälter 76 und über ein Absperrorgan 77 mit der Abnahme von Überdruck C verbunden.
  • Mit einer gemäß den 4a und 4b ausgestatteten Einrichtung ist durch ein wechselseitiges Absaugen und Wiederbefüllen des Saugbehälters 74 (4a) oder des Druckbehälters 76 (4b) mit dem hier flüssigen Medium M1 und einhergehender Volumenänderung des hier gasförmigen Mediums M2 über dem Flüssigkeitsspiegel ein Pumpeffekt erzielbar, der zur Erzeugung eines Unterdrucks B oder Überdrucks C nutzbar ist.
  • Entgegen den vorher beschriebenen Ausführungen besteht hier ein Vorteil darin, dass beim Ansaugen des gasförmigen Mediums M2 kein Vermischen mit dem flüssigen Medium M1 erfolgt, wodurch eine Leistungsminderung vermieden wird.
  • Die Wiederbefüllung des Saugbehälters 74 erfolgt hierbei über die Absperrorgane 57, wobei die Absperrorgane 75 und 77 der Steuerung des Medienstroms von oder zu einem angeschlossenen System (nicht dargestellt) dienen.
  • In den 5a und 5b ist schematisch eine weitere Ausführungsform eines Schaltdruckwandlers dargestellt, die mit dem Bezugszeichen 80 gekennzeichnet ist.
  • Der Schaltdruckwandler 80 weist einen grundsätzlich gleichen Aufbau auf, wie er in den 4a und 4b dargestellt ist.
  • In dieser Ausführung sind zwei Membranexpansionsbehälter 81 mit einem Medium M1 beziehungsweise M2 vorgesehen, welche ebenfalls durch sich kreuzende Energiespeicher 82 und, ebenfalls wie in der vorher beschriebenen Ausführung, durch zwischen den Energiespeichern 82 angeordnete Leitungsabschnitte 63, 73 und 73.1 miteinander verbunden sind.
  • Die Leitungsabschnitte 63, 73 und 73.1 stehen gemäß der 5a im Gegensatz zu der vorher beschriebenen Ausführung mit einem Membranausgleichbehälter 83 in Verbindung, der über ein bekanntes Absperrorgan 75 mit einem entsprechenden Anschluss für Unterdruck B verbunden ist.
  • Darüber hinaus sind in den Membranexpansionsbehältern 81 und in dem Membranausgleichsbehälter 83 jeweils eine elastische Membran 84 beziehungsweise 85 eingesetzt.
  • Die Ausgestaltung gemäß der 5b ist durch den Einsatz eines Membrandruckbehälters 86 mit einer Membran 85, wie vorstehend erwähnt, eingesetzt, wobei durch eine zusätzlich gegenüber der 5a entgegen gesetzte Schaltung der bekannten Absperrorgane 46 und Einsatz eines ebenfalls bekannten Absperrorgans 77 am Membrandruckbehälter 86 eine Abnahme von Überdruck C am entsprechenden Anschluss möglich ist.
  • Durch die Anordnung der Membranen 84 und 85 sind die Medien M1 und M2 voneinander getrennt, was insbesondere von Vorteil ist, wenn diese miteinander unverträglich sind oder eine Vermischung der Medien M1 und M2 sicher ausgeschlossen werden muss.
  • In den 6a und 6b ist schematisch eine weitere Ausführungsform eines Schaltdruckwandlers dargestellt, der mit dem Bezugszeichen 90 gekennzeichnet ist.
  • Der Schaltdruckwandler 90 ist grundsätzlich wie die vorhergehend beschriebene Ausführung aufgebaut.
  • Gegenüber der vorherigen Ausführung jedoch weist die Ausführung gemäß 6a zwei Membranexpansionsbehälter 91 und keine Absperrorgane 44 sowie nur einen rohrförmigen Energiespeicher 92 auf, der in analoger Weise durch die vorbekannten Leitungsabschnitte 63, 73 und 73.1 mit Absperrorganen 46 und 57 mit einem eingesetzten Membransaugbehälter 93 quasi kurz geschlossen ist.
  • In den Membranexpansionsbehältern 91 und im Membransaugbehälter 93 ist jeweils ebenfalls zusätzlich eine elastische Membran 94 beziehungsweise 95 eingesetzt.
  • Die Membranen 94 sind dergestalt ausgeführt, dass sie im entsprechenden Betriebszustand die in den Membran-Expansionsbehältern 91 befindlichen entsprechend ausgeführten Anschlüsse verschließen.
  • Während die Ausgestaltung gemäß der 6a zur Entnahme von Unterdruck B geeignet ist, ist gemäß 6b durch den Einsatz eines Membrandruckbehälters 96, in dem ebenfalls eine Membran 95 eingesetzt ist, bei einer zusätzlich gegenüber der 6a entgegen gesetzten Schaltung der bekannten Absperrorgane 46 und Einsatz eines ebenfalls bekannten Absperrorgans 77 am Membrandruckbehälter 96 eine Abnahme von Überdruck C am entsprechenden Anschluss möglich.
  • Durch die gemäß der Ausführung eingesetzten Membranen 94 wird der Flüssigkeitsstrom beziehungsweise der Transport der Medien M1 beziehungsweise M2 unterbrochen, wenn nach vollständiger Entspannung eines gasförmigen Mediums M2 im Membranexpansionsbehälter 91 eine entsprechende Dichtfläche (nicht dargestellt) an der jeweiligen Membran 94 die jeweiligen Anschlüsse verschließt.
  • Diese Anordnung hat unter anderem den Vorteil, dass der Steuerungsaufwand vereinfacht und darüber hinaus Reibungsverluste im Strömungsweg des flüssigen Mediums M2 verringert werden.
  • In der 7 ist schematisch eine weitere Ausführungsform eines Schaltdruckwandlers dargestellt, der mit dem Bezugszeichen 100 gekennzeichnet ist.
  • Der Schaltdruckwandler 100 besteht gemäß der Ausführung aus wenigstens zwei Membranexpansionsbehältern 101 mit jeweils einer Membran 101.1, welche mit jeweils einem Membransaugbehälter 102 mit einer Membran 102.1 und einem Membrandruckbehälter 103 mit einer Membran 103.1 durch Leitungsabschnitte 104 zu jeweils einer Gruppe a beziehungsweise einer Gruppe b zusammengefasst sind, und die miteinander in Verbindung stehen.
  • Die Membranexpansionsbehälter 101 sind ferner jeweils über entsprechende und nicht näher dargestellte Anschlüsse mit einem bekannten Absperrorgan 26 für die Zuführung von Treibdruck A und mit einem Absperrorgan 54 für die Entleerung D verbunden.
  • Die Membransaugbehälter 102 sind außerdem jeweils mit einem bekannten Absperrorgan 54 für eine Entleerung D und mit einem bekannten Absperrorgan 75 für die Entnahme von Unterdruck B verbunden.
  • Die Membrandruckbehälter 103 sind außerdem jeweils mit einem bekannten Absperrorgan 54 für eine Entleerung D und mit einem bekannten Absperrorgan 77 für die Entnahme von Überdruck C verbunden.
  • Die Gruppe a und die Gruppe b sind schließlich durch einen rohrförmigen Energiespeicher 105 miteinander verbunden, wobei die Verbindung des Energiespeichers 105 mit den Gruppen a und b durch den jeweiligen Endabschnitt des Energiespeichers 105 vorzugsweise mittig an dem jeweiligen Leitungsabschnitt 104 angeordnet ist.
  • Im Schaltdruckwandler 100 befindet sich zeichnungsgemäß unterhalb der Membranen 101.1, 102.1 und 103.1 in den Leitungsabschnitten 104 sowie im Energiespeicher 105 vorzugsweise ein flüssiges Medium, wogegen sich über den Membranen ein gasförmiges Medium befindet (nicht dargestellt).
  • Der Schaltdruckwandler 100 ist bevorzugt zur gleichzeitigen Erzeugung eines Unterdrucks und eines Überdrucks einsetzbar, wobei die gesamte Ablaufsteuerung durch die Ausführung der Membranen analog dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß der 6a und 6b sowie die entsprechende Ansteuerung der jeweiligen Absperrorgane im Bereich des gasförmigen Mediums erfolgt.
  • Im Betrieb des Schaltdruckwandlers 100 gemäß der beschriebenen Ausführung wird beispielsweise in der Gruppe a im Membranexpansionsbehälter 101 das gasförmige Medium entspannt, wodurch das flüssige Medium im Energiespeicher 105 beschleunigt und in dem zu der Zeit drucklosen Membranexpansionsbehälter 101 der Gruppe b strömt.
  • Wenn das gasförmige Medium im Expansionsbehälter 101 der Gruppe a soweit entspannt ist, dass das Medium 1 vollständig aus dem Membranbehälter gedrückt wurde, wird durch das an der Membran 101.1 angeordnete Dichtelement (nicht dargestellt) der Strömungsweg des flüssigen Mediums am (unteren) Ausgang des Membranexpansionsbehälters 101 unterbrochen, wogegen der Membranexpansionsbehälter 101 der Gruppe b vollständig mit dem flüssigen Medium gefüllt ist.
  • Durch einen dadurch am Ausgang des Membranexpansionsbehälters 101 in der Gruppe b entstehenden Unterdruck wird flüssiges Medium aus dem Membransaugbehälter 102 der Gruppe b abgesaugt und gleichzeitig entsteht am Eingang des Membranexpansionsbehälters 101 in der Gruppe a ein Überdruck, wodurch flüssiges Medium in den Membrandruckbehälter 103 der Gruppe a gefördert wird.
  • Nach Abklingen des Druckimpulses stellt sich in dem Behältersystem ein Druckausgleich ein, wobei das flüssige Medium vom vorgenannten Membrandruckbehälter 103 in den entsprechenden Membransaugbehälter 102 zurück strömt.
  • Wenn das gasförmige Medium im Membranexpansionsbehälter 101 in der Gruppe a entspannt wird, beginnt erneut der vorstehend beschriebene Ablauf, jedoch in umgekehrter Strömungsrichtung.
  • Die Bewegung der genannten Membranen in den jeweiligen Membransaug- und Membranduckbehältern wird durch eine entsprechende Schaltung der Absperrorgane zum Absaugen oder Fördern des gasförmigen Mediums und somit zur Erzeugung eines jeweiligen Unterdrucks oder Überdrucks technisch genutzt.
  • 26
    Absperrorgan
    44
    Absperrorgan
    46
    Absperrorgan
    50
    Schaltdruckwandler
    51
    Energiespeicher
    51.1
    Anschlussabschnitt
    51.2
    Leitungsabschnitt
    51.3
    Anschluss
    51.4
    Anschluss
    52
    Druckbehälter
    53
    Expansionsbehälter
    54
    Absperrorgan (Entleerung)
    57
    Absperrorgan (Rückströmventil)
    60
    Schaltdruckwandler
    61
    Expansionsbehälter
    61.1
    Anschluss
    61.2
    Anschluss
    61.3
    Anschluss
    61.4
    Anschluss
    62
    Energiespeicher
    63
    Leitungsabschnitt
    70
    Schaltdruckwandler
    71
    Expansionsbehälter
    72
    Energiespeicher
    73
    Leitungsabschnitt
    73.1
    Leitungsabschnitt
    74
    Saugbehälter
    75
    Absperrorgan (Saugventil)
    76
    Druckbehälter
    77
    Absperrorgan (Druckventil)
    80
    Schaltdruckwandler
    81
    Membranexpansionsbehälter
    82
    Energiespeicher
    83
    Membransaugbehälter
    84
    Membran
    85
    Membran
    86
    Membrandruckbehälter
    90
    Schaltdruckwandler
    91
    Membranexpansionsbehälter
    92
    Energiespeicher
    93
    Membransaugbehälter
    94
    Membran
    95
    Membran
    96
    Membrandruckbehälter
    100
    Schaltdruckwandler
    101
    Membranexpansionsbehälter
    101.1
    Membran
    102
    Membransaugbehälter
    102.1
    Membran
    103
    Membrandruckbehälter
    103.1
    Membran
    104
    Leitungsabschnitt
    105
    Energiespeicher
    a
    Gruppe
    b
    Gruppe
    A
    Entnahme Treibdruck
    B
    Entnahme Unterdruck
    C
    Entnahme Überdruck
    D
    Entleerung
    M1
    Medium (flüssig/gasförmig)
    M2
    Medium (gasförmig/flüssig)

Claims (17)

  1. Einrichtung zum Betrieb und zur Regelung eines Wärmepumpensystems, mit wenigstens einem durch Leitungsabschnitte eines Leitungssystems miteinander in Verbindung stehenden, einen Treibdampf erzeugenden Dampferzeuger, einem Verdampfer, einem Kondensator und einem mit diesen verbundenen Sammler, wenigstens einem Mittel zur Druckerzeugung sowie einem in einem Leitungsabschnitt des Leitungssystems angeordneten Schaltdruckwandler mit einem Energiespeicher zum kurzzeitigen Speichern kinetischer Energie und wenigstens einem Impulsventil und einem Rückschlagventil nach Patentanmeldung 10 2007 023 674.5, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (51) aus mindestens einem Rohrleitungsabschnitt oder rohrähnlichem Behälter mit einem ersten Medium (M1) mit einem ersten Druckniveau und einerseits einem Anschluss (51.1) für ein erstes Absperrorgan (46) mit einem Anschluss für Unterdruck (B) besteht und dass der Energiespeicher (51) andererseits über einen kurzen Anschlussabschnitt (51.2) mit einem zweiten Absperrorgan (44) und einen Anschluss (51.3) mit einem ein zweites Medium (M2) mit einem zweiten Druckniveau aufweisenden Druckbehälter (52) mit einem Anschluss für Treibdruck (A) verbunden ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (44) als Impulsventil und das Absperrorgan (46) als Rückschlagventil ausgebildet ist, das entsprechend einer vorgegebenen Sperrrichtung für eine Entnahme von Unterdruck (B) angeordnet ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (51) über einen kurzen Anschlussabschnitt (51.2) mit dem Absperrorgan (44) und einem das Medium (M1) aufweisenden Expansionsbehälter (53) verbunden ist, der an einer über dem Medium (M1) angeordneten Position einen jeweiligen Anschluss mit Absperrorganen (26; 54) für Treibdruck (A) und eine Entleerung (D) aufweist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (44) in einem Anschlussabschnitt (51.3) des Energiespeichers (51) an einer gegenüber dem Expansionsbehälter (53) distalen Position und zwischen dem Absperrorgan (44) und dem Expansionsbehälter (53) unmittelbar vor dem Absperrorgan (44) ein weiteres Absperrorgan (46) entsprechend der Strömungsrichtung des Mediums (M1) für einen abnehmbaren Überdruck (C) angeordnet ist.
  5. Einrichtung zum Betrieb und zur Regelung eines Wärmepumpensystems, insbesondere Schaltdruckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Expansionsbehälter (61) mit jeweils einem Medium (M1) vorgesehen sind, wobei die Expansionsbehälter (61) jeweils über wenigstens zwei rohrförmige Energiespeicher (62) mit jeweils einem Absperrorgan (44) miteinander verbunden sind und wobei die rohrförmigen Energiespeicher (62) gegenüber den Expansionsbehältern (61) nach den Absperrorganen (44) miteinander über einen Leitungsabschnitt (63) mit wenigstens zwei Absperrorganen (46) mit einem dazwischen angeordneten Anschluss für Unterdruck (B) oder Überdruck (C) in definierter Verbindung stehen.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsbehälter (61) jeweils Anschlüsse (61.1; 61.2) für eine Entleerung (D) bzw. eine Zuführung von Treibdruck (A) mit jeweiligen Absperrorganen (26; 54) aufweisen.
  7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmigen Energiespeicher (62) in sich kreuzender Anordnung einerseits jeweils mit einem der Expansionsbehälter (61) mit einem Anschluss (61.3) oberhalb des Mediums (M1) und andererseits mit dem anderen Expansionsbehälter (61) mit einem Anschluss (61.4) im Bereich des Mediums (M1) verbunden sind.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsabschnitt (63) mit dem am jeweiligen Anschluss (61.4) eingebundenen Energiespeicher (62) verbunden ist, wobei zwischen dem jeweiligen Anschluss (61.4) und dem Energiespeicher (62) eine Absperrorgan (44) zwischen geschaltet ist und wobei das jeweils im Bereich der Einbindung des Leitungsabschnitts (63) in den jeweiligen Abschnitt des Energiespeichers (62) im Leitungsabschnitt (63) befindliche Absperrorgan (46) gegenüber der Abnahme von Unterdruck (B) einseitig durchlässig ist.
  9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsabschnitt (63) mit dem am jeweiligen Anschluss (61.3) eingebundenen Energiespeicher (62) verbunden ist, wobei zwischen dem Anschluss (61.3) und dem Energiespeicher (62) das Absperrorgan (44) zwischengeschaltet ist und wobei das jeweils im Bereich der Einbindung des Leitungsabschnitts (63) in den jeweiligen Abschnitt des Energiespeichers (62) im Leitungsabschnitt (63) befindliche Absperrorgan (46) gegenüber der Abnahme von Überdruck (C) einseitig durchlässig ist.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens zwei rohrförmigen Energiespeichern (72) zwischen Expansionsbehältern (71) und Absperrorganen (44) parallel zu dem Leitungsabschnitt (63) ein Leitungsabschnitt (73) mit wenigstens zwei Absperrorganen (57) und einem dazwischen im Bereich des Mediums (M1) mit einem Anschluss für Unterdruck (B) eingesetzten Saugbehälter (74) angeordnet ist, der zwischen den Absperrorganen (46) durch einen Leitungsabschnitt (73.1) mit dem Leitungsabschnitt (63) verbunden ist, in dem die Absperrorgane (46) in Richtung der Abnahme von Unterdruck (B) auf Durchlass geschaltet sind.
  11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsabschnitte (63; 73) jeweils in die Abschnitte der Energiespeicher (72) eingebunden sind, welche den Anschlüssen über dem Medium (M1) am nächsten liegen, und wobei die Absperrorgane (46) im Leitungsabschnitt (63) in Richtung der Abnahme von Überdruck (C) durchlässig sind.
  12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Membranexpansionsbehälter (81) mit jeweils einer Membran (84) und einem Membransaugbehälter (83) beziehungsweise Membrandruckbehälter (86) mit jeweils einer Membran (85) durch wenigstens zwei gekreuzt ange ordnete, rohrförmige Energiespeicher (82) mit Leitungsabschnitten (63; 73; 73.1) miteinander verbunden sind, wobei das Medium (M1) in den Energiespeichern (82) und den Leitungsabschnitten (63; 73; 73.1) durch die Membranen (84; 85) von einem Medium (M2) in den Membranexpansionsbehältern (81) und dem Membransaug- beziehungsweise -druckbehälter (83; 86) getrennt ist.
  13. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiger Energiespeicher (92) endseitig mit jeweils einem eine Membran (94) aufweisenden Membranexpansionsbehälter (91) und durch Leitungsabschnitte (63; 73; 73.1) über entsprechend einer jeweiligen Strömungsrichtung des Mediums (M1) angeordnete Absperrorgane (46; 57) mit einem Membransaug- beziehungsweise -druckbehälter (93; 96) mit je einer Membran (95) verbunden ist, wobei die Membran (94) der Membranexpansionsbehälter (91) eine Dichtfläche aufweist, die je nach Betriebszustand die Behälteranschlüsse im Bereich des Mediums (M1) verschließt oder freigibt.
  14. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Membranexpansionsbehälter (101) mit einer Membran (101.1) und jeweils zugehörigen Absperrorganen (26; 54) mit einem Membransaugbehälter (102) mit einer Membran (102.1) und Absperrorganen (54; 77) und einem Membrandruckbehälter (103) mit einer Membran (103.1) und Absperrorganen (54; 77) für Anschlüsse von Treibdruck (A), Unter- und Überdruck (B; C) und Entleerung (D) durch jeweils einen Leitungsabschnitt (104) zu Gruppen (a; b) definiert zusammen geschaltet sind, und wobei die jeweiligen Leitungsabschnitte (104) der Gruppen (a; b) durch wenigstens einen rohrförmigen Energiespeicher (105) miteinander verbunden sind.
  15. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranexpansionsbehälter, die Membranansaugbehälter und die Membrandruckbehälter in einem Block ohne Leitungsabschnitte vereinigt sind.
  16. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium (M2) zwei oder mehr unterschiedliche Medien eingesetzt sind.
  17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (M1) flüssig und das Medium (M2) gasförmig oder das Medium (M1) gasförmig und das Medium (M2) flüssig ist.
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