DE10065485A1 - Zentrischer Solarempfänger - Google Patents

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird ein zentrischer Solarempfänger bereitgestellt, mit: einem achsensymmetrischen Gehäuse mit einem vorderen und einem hinteren Ende und mit einer Öffnung am vorderen Ende, einem in der Öffnung und koaxial mit dem Gehäuse angeordneten länglichen rohrförmigen Fenster, einem volumetrischen Solarabsorber, der im Gehäuse angeordnet ist und sich um und entlang des länglichen Fensters erstreckt, um Sonnenstrahlung zu absorbieren, die das Fenster durchlaufen hat, und einem Arbeitsfluideinlaß und einem Arbeitsfluidauslaß, die so im Gehäuse ausgebildet sind, daß ein unter Druck stehendes Arbeitsfluid auf eine Weise in das Gehäuse eingeleitet bzw. davon abgeleitet werden kann, daß es mit dem volumetrischen Absorber wechselwirken kann. Das Fenster weist ein offenes vorderes Ende auf, das am vorderen Ende des Gehäuses am Gehäuse befestigt ist, und ein geschlossenes hinteres Ende, das in der Nähe des hinteren Endes des Gehäuses angeordnet und nicht dazu vorgesehen ist, am Gehäuse befestigt zu werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen zentralen oder zentrischen Solarempfänger und insbesondere ein in einem solchen Empfänger verwendetes Fenster zum Ein- und Durchlas­ sen konzentrierter Sonnenstrahlung zum Empfänger.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen zentrischen Solarempfänger mit einem Gehäuse mit einem So­ larabsorber, der dazu geeignet ist, konzentrierte Sonnen­ strahlung bei hohen Temperaturen von normalerweise über 500°C zu absorbieren, und einem darin in indirekter oder di­ rekter Wärmeaustauschbeziehung mit dem Solarabsorber zirku­ lierenden Arbeitsfluid. Im Gehäuse eines solchen Solaremp­ fängers ist eine im Brennpunktbereich eines Sonnenstrahlen­ konzentrationssystems angeordnete Öffnung ausgebildet, die ein Fenster hält, das dazu geeignet ist, hochkonzentrierte Sonnenstrahlung vom Konzentrationssystem ein- und zum Sola­ rabsorber durchzulassen.

Der in zentrischen Solarempfängern des vorstehend be­ schriebenen Typs verwendete Solarabsorber ist häufig ein vo­ lumetrischer Solarabsorber, der in Form einer dreidimensio­ nalen Matrix ausgebildet ist, die das Arbeitsfluid durch­ strömen kann, um Wärme auf das Arbeitsfluid zu übertragen. Solche Solarempfänger sind beispielsweise in der IL-A-97092 und in der US-A-5323764 beschrieben.

Das in zentrischen Solarabsorbern verwendete Arbeits­ fluid dient normalerweise entweder als Wärmeträgerfluid oder ist so zusammengesetzt, daß eine thermisch induzierte, mög­ licherweise katalysierte, endotherme chemische Reaktion zwi­ schen Komponenten des Arbeitsfluid stattfindet.

Für verschiedene industrielle Anwendungen, z. B. zum Be­ trieb von Gasturbinen zur Elektrizitätserzeugung, oder hin­ sichtlich der Leistung endothermer Reaktionen der beschrie­ benen Art ist es notwendig, zu ermöglichen, daß das Arbeits­ fluid mit einem erhöhten Druck von mindestens etwa 2 Atmo­ sphären durch das System zirkuliert. Bei einem solchen Druck ist die Dichte des zirkulierenden gasförmigen Arbeitsfluids größer als im nicht unter Druck stehenden Zustand, so daß während der Zirkulation auftretende Druckverluste geringer sind.

Eines der mit einem unter Druck stehenden zentrischen Solarempfänger mit einem Fenster verbundenen kritischsten Probleme besteht in der mechanischen Festigkeit des Fen­ sters. Materialien, die die erforderlichen optischen und thermischen Eigenschaften aufweisen sind tendentiell spröde, d. h., daß sie, obwohl sie großen Kompressions- oder Druckbe­ lastungen widerstehen können, schon bei relativ kleinen Zug­ belastungen tendentiell brechen oder splittern. Belastungen im Fenster werden durch den Gasdruck im Inneren des Empfän­ gers und auch durch die ungleichmäßigen Wärmeausdehnungszah­ len des Fensters und anderer damit in Kontakt stehender Kom­ ponenten erzeugt, wenn sie sich während des Betriebs erwär­ men.

In der US-A-5323764 und in der US-A-5421322 wird ein zentrischer Solarempfänger mit einem kegelstumpfförmigen Fenster mit einem vorderen offenen Ende mit großen Durchmes­ ser und einem hinteren offenen Ende mit kleinem Durchmesser beschrieben, die einen zylinderförmigen vorderen und einen zylinderförmigen hinteren Krempen- oder Randabschnitt auf­ weisen, an denen das Fenster an seinem vorderen und an sei­ nem hinteren Ende am Gehäuse befestigt ist. Am vorderen Ende des Gehäuses ist eine ringförmige Positionierungsnut ausge­ bildet, und der vordere Randabschnitt des Fensters ist darin aufgenommen und an dieser Stelle über einen O-Ring befe­ stigt. Der hintere Randabschnitt des Fensters ist in einem Metallblock gesichert, der u. a. Wärmeausdehnungsausgleich­ einrichtungen und einen Reflektor aufweist, der dazu geeig­ net ist, den Block und die Ausgleicheinrichtungen vor durch das Fenster eintretender Sonnenstrahlung zu schützen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges Fenster zur Verwendung in einem zentrischen So­ larempfänger und einen neuartigen zentrischen Solarempfänger bereitzustellen, in dem das Fenster verwendet wird.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein zentrischer Solarempfänger bereitgestellt, mit: einem ach­ sensymmetrischen Gehäuse mit einem vorderen und einem hinte­ ren Ende und mit einer Öffnung am vorderen Ende; einem in der Öffnung und koaxial mit dem Gehäuse angeordneten längli­ chen rohrförmigen Fenster, wobei das Fenster ein offenes vorderes Ende aufweist, das am vorderen Ende des Gehäuses am Gehäuse befestigt ist, und ein geschlossenes hintere Ende, das in der Nähe des hinteren Endes des Gehäuses angeordnet und nicht am Gehäuse befestigt ist, wobei das Fenster eine erste Oberfläche aufweist, die auftreffender konzentrierter Sonnenstrahlung zugewandt ist, und eine dem Inneren des Ge­ häuses zugewandte zweite Oberfläche; einem volumetrischen Solarempfänger, der im Gehäuse angeordnet ist und sich um und entlang des länglichen Fensters erstreckt, um Sonnen­ strahlung zu absorbieren, die das Fenster passiert bzw. durchlaufen hat; und einem Arbeitsfluideinlaß und einem Ar­ beitsfluidauslaß, die im Gehäuse so ausgebildet sind, daß ein unter Druck stehendes Arbeitsfluid so in das Gehäuse eingeleitet bzw. davon abgeleitet werden kann, daß das Ar­ beitsfluid mit dem volumetrischen Absorber wechselwirken kann.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fenster zur Verwendung in einem zentrischen Solar­ empfänger des vorstehend beschriebenen Typs zum Ein- und Durchlassen auftreffender hochkonzentrierter Sonnenstrahlung zum Empfänger bereitgestellt, wobei das Fenster eine längli­ che Rohrform mit einem offenen vorderen Ende, das dazu ge­ eignet ist, in der Öffnung des Empfängers befestigt zu wer­ den, und einem geschlossenen hinteren Ende aufweist, das nicht dazu vorgesehen ist, am Gehäuse befestigt zu werden.

Durch die Konstruktion des erfindungsgemäßen Fensters und die Art seiner Montage im zentrischen Solarempfänger, gemäß der das Fenster nur an seinem vorderen Ende befestigt wird, wird die Konstruktion des Empfängers vereinfacht und verhindert, daß die Fensterkonstruktion übermäßigen Be­ schränkungen unterliegt, so daß das Fenster für hohe Tempe­ raturen und erhöhte Drücke geeignet ist.

Das Fenster ist vorzugsweise kegelstumpfförmig ausge­ bildet, wobei sein offenes vorderes Ende einen großen Durch­ messer und sein geschlossenes hinteres Ende einen kleinen Durchmesser aufweist. Das Fenster kann jedoch auch eine be­ liebige andere längliche, achsensymmetrische Form aufweisen, z. B. eine zylindrische Form, wobei in diesem Fall sein vor­ deres Ende einen Krempen- oder Randabschnitt aufweisen kann, dessen Durchmesser größer ist als derjenige des Rests des Fensters.

Das vordere Ende des Fensters wird vorzugsweise durch elastische Monatgeeinrichtungen am Gehäuse befestigt, z. B. durch Federklemmen, die auf den Fensterkörper permanent eine axiale Kraft ausüben, die das Fenster in Position hält und seine Bewegung unter Kräften verhindert, die während thermi­ scher und Druckzyklen darauf wirken, wenn der Empfänger in Betrieb ist.

Das hintere geschlossene Ende mit kleinem Durchmesser des Fensters hat die Form einer kappenähnlichen konkaven Oberfläche, die kontinuierlich in die konische Oberfläche des Fensters übergeht. Durch diese Form des geschlossenen Endes und die kegelstumpfförmige Form des Fensterkörpers wird gewährleistet, daß jeglicher vom Inneren des Gehäuses auf das Fenster ausgeübte Druck Kraftkomponenten erzeugt, die senkrecht und entlang der Fensteroberfläche wirken, so daß an Stelle von Zugbelastungen, die dazu führen können, daß das Fenster bricht, ausschließlich Druckbelastungen er­ zeugt werden.

Der Arbeitsfluideinlaß ist vorzugsweise in der Nähe des hinteren Endes des Gehäuses und koaxial damit angeordnet, so daß er dem geschlossenen Ende des Fensters zugewandt ist. Vorzugsweise ist ein zusätzlicher Solarabsorber zwischen dem Arbeitsfluideinlaß und dem geschlossenen Ende des Fensters im Gehäuse angeordnet, um konzentrierte Sonnenstrahlung zu absorbieren, die das geschlossene Ende durchlaufen hat. Da­ durch wird der Arbeitsfluideinlaß vor direkt auftreffender konzentrierter Sonnenstrahlung geschützt, und das Arbeits­ fluid wird vorgewärmt, während es in den Empfänger eintritt und bevor es mit dem volumetrischen Solarabsorber wechsel­ wirkt. Der zusätzliche Absorber kann ebenfalls ein volume­ trischer Solarabsorber sein.

Um die Erfindung zu verdeutlichen und zu zeigen, wie sie in der Praxis realisierbar ist, wird nachstehend eine bevorzugte Ausführungsform anhand eines nicht einschränken­ den Beispiels unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht eines er­ findungsgemäßen zentrischen Solarempfängers; und

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A des in Fig. 1 dargestellten Empfängers.

Ein in Fig. 1 dargestellter erfindungsgemäßer zentri­ scher Solarempfänger ist zur Verwendung mit einem (nicht dargestellten) Sonnenstrahlungskonzentrationssystem konstru­ iert und weist ein Metallgehäuse 1 mit einer Längsachse X, einem vorderen Ende 3 mit einer Öffnung 4, die auftreffender Sonnenstrahlung zugewandt ist, einem hinteren Ende 6 und Au­ ßenwänden 8 auf. Der Empfänger weist ferner ein in der Öff­ nung 4 und koaxial mit dem Gehäuse 1 angeordnetes längliches rohrförmiges Fenster 10 auf, wobei das Fenster dazu geeignet ist, hochkonzentrierte Sonnenstrahlung vom Sonnenstrahlungs­ konzentrationssystem durchzulassen und in der Lage ist, ho­ hen Temperaturen zu widerstehen. Aus diesem Grunde kann das Fenster aus einem beliebigen herkömmlichen Material mit ge­ eigneten optischen und thermischen Eigenschaften hergestellt sein, z. B. aus Quarzglas.

Das Fenster 10 weist ein offenes vorderes Ende 11 mit großem Durchmesser, ein hinteres geschlossenes Ende 12 mit kleinem Durchmesser, einen dazwischen angeordneten kegel­ stumpfförmigen Fensterkörper 13 mit einer ersten Oberfläche 16, die auftreffender Sonnenstrahlung zugewandt ist, und mit einer dem Inneren des Gehäuses 1 zugewandten zweiten Ober­ fläche 18 auf. Der Fensterkörper 13 hat eine kreisförmige Querschnittsform, er kann jedoch auch eine beliebige andere geeignete Querschnittsform aufweisen. Der Fensterkörper kann auch zylinderförmig ausgebildet sein, wobei das vordere Ende mit großem Durchmesser die Form einer Krempe hat. Gegebenen­ falls kann das Fenster 10 ein Doppelscheibenfenster mit ei­ nem Zwischenraum zwischen der inneren und der äußeren Schei­ be sein.

Das Fenster 10 wird lediglich dadurch im Gehäuse 1 ge­ halten, daß sein Ende 11 mit großem Durchmesser am vorderen Ende 3 des Gehäuses 1 in der Öffnung 4 befestigt ist, wie in Fig. 2 ausführlicher schematisch dargestellt ist. Das vorde­ re Ende 3 des Gehäuses weist eine ringförmige Nut 20 mit ei­ nem Nutenboden mit einer ringförmigen Dichtung 22 und einer Nutenseitenwand 24 auf. Das Ende 11 mit großem Durchmesser des Fensters ist durch mehrere einstellbare, unter Feder­ spannung stehende Befestigungseinrichtungen 30 (von denen in Fig. 2 eine dargestellt ist), die entlang des Umfangs der Öffnung 4 des Gehäuses angeordnet sind, in der ringförmigen Nut 20 befestigt. Jede Befestigungseinrichtung 30 weist eine pilzförmige Klemme 40 mit einem Exzenterkopf 41 und einen Schaft 42 mit einem Sockel- oder Ansatzabschnitt 43 auf. Der Kopf 41 der Klemme 40 weist einen konischen Umfang auf, so daß er dem Profil des kegelstumpfförmigen Körpers 13 des Fensters 10 angepaßt ist, und ist mit einem weichen kerami­ schen Seil- oder Strangmaterial 44 umkleidet, das dazu ge­ eignet ist, mit dem Fenster in Kontakt zu kommen, ohne es zu beschädigen. Der Sockel- oder Ansatzabschnitt 43 der Klemme 40 wird zwischen einer kreisförmigen ersten Feder 45 und ei­ nem durch eine zweite Feder 48 gedrückten Flansch 46 gehal­ ten. Die Einstellung der Klemme 40 erfolgt durch Drehen der Klemme um ihre Achse, bis das Seil- oder Strangmaterial 44 des Exzenterkopfes 41 an der zweiten Oberfläche 18 des Fen­ sterkörpers 13 anliegt, wodurch ein geeigneter Druck auf das Fenster 10 ausgeübt wird, und die Federn 45 und 48 sind so konstruiert, daß dieser Druck permanent aufrechterhalten wird. Aufgrund der konischen Form des Fensterkörpers 13 er­ zeugt dieser Druck eine axiale Kraft, die das Fenster zur Dichtung 22 am Boden der ringförmigen Nut 20 hin drückt, um das Fenster in Position zu halten und seine Bewegung unter den Kräften zu verhindern, die während des Betriebs des Emp­ fängers während thermischer und Druckzyklen darauf wirken.

Das hintere geschlossene Ende 12 mit kleinem Durchmes­ ser des Fensters 10 hat die Form einer kappenähnlichen Flä­ che, die in den kegelstumpfförmigen Körper 13 des Fensters glatt übergeht. Weil am Ende 12 mit kleinem Durchmesser kei­ nerlei Befestigungseinrichtung vorgesehen ist, kann seine kappenähnliche Fläche eine beliebige geeignete Form haben, sie kann beispielsweise konkav, sphärisch oder nicht- sphärisch oder sogar flach ausgebildet sein.

Der Empfänger weist ferner einen ersten rohrförmigen volumetrischen Absorber 50 auf, der sich um den kegelstumpf­ förmigen Körper 13 des Fensters 10 erstreckt und ihm zuge­ wandt ist, und einen zweiten, scheibenförmigen volumetri­ schen Durchfluß-Solarabsorber 52, der an der Rückseite des Gehäuses 1 angeordnet und dem geschlossenen Ende 12 des Fen­ sters 10 zugewandt ist. Die Absorber 50 und 52 definieren mit der zweiten Oberfläche 18 des Fensters 10 eine Empfän­ gerkammer 53.

Der erste volumetrische Absorber 50 weist eine kegel­ stumpfförmige Basis 54 mit einer Matrix von voneinander be­ abstandeten und von einer Fläche der Basis 54 zum Fenster 10 hin hervorstehenden stift- oder nadelförmigen Absorberele­ menten 56 auf. Der Absorber 50 kann jedoch auch eine belie­ bige andere geeignete Form aufweisen. Beispielsweise muß er nicht notwendigerweise kegelstumpfförmig ausgebildet sein sondern kann stattdessen eine polyedrisch-prismatische Form, eine zylindrische Form, eine Paraboloidform, eine Ellipsoid­ form oder eine ähnliche Form aufweisen. Die stift- oder na­ delförmige Konfiguration der Absorberelemente 56 ist nicht kritisch, und es kann auch eine beliebige andere geeignete Konfiguration verwendet werden, z. B. können stangenförmige, hohlzylinderförmige, kegelstumpfförmige, flache plattenför­ mige Elemente und ähnliche Elemente verwendet werden.

Der zweite volumetrische Absorber 52 kann eine ähnliche Konfiguration haben wie vorstehend unter Bezug auf den Ab­ sorber 50 beschrieben, mit dem Unterschied, daß ein Basis­ körper des Absorbers 52 perforiert oder andersartig struktu­ riert sein sollte, damit ein Arbeitsfluid durch ihn strömen kann. Er kann auch eine beliebige andere Struktur aufweisen, z. B. eine Wabenstruktur, eine Gitterstruktur, eine Drahtma­ schenstruktur, eine Schaumstruktur, usw. Die parallele Scheibenform des volumetrischen Solarabsorbers 52 ist nicht kritisch, sondern es kann auch eine beliebige andere geeig­ nete Form verwendet werden. Beispielsweise kann der Absorber 52 kuppelförmig sein, er kann die Form einer Scheibe mit nicht parallelen Flächen, einer Scheibe mit Bohrungen und ähnliche Formen haben.

Jeder der Absorber 50, 52 besteht aus einem geeigneten wärmebeständigen Material, z. B. aus Keramikmaterial, einer keramikbeschichteten Metallegierung, Siliciumcarbid, Alumi­ niumoxid, einem speziellen rostfreien Stahl, einer Nickelle­ gierung oder aus einem ähnlichen Material.

Der Empfänger weist ferner eine Arbeitsfluidzuleitung 58, die am hinteren Ende 6 des Gehäuses und koaxial mit dem Gehäuse angeordnet ist, zum Einleiten von Arbeitsfluid in die Empfängerkammer 53 auf. Die Leitung 58 weist einen Ein­ laßtrichter 59 mit einer Querabmessung auf, die größer ist als diejenige des geschlossenen Endes 12 des Fensters. Der vorstehend beschriebene zweite volumetrische Absorber 52 ist vorzugsweise im Trichter 59 angeordnet, wodurch gewährlei­ stet ist, daß die Leitung 58 vor konzentrierter Sonnenstrah­ lung geschützt ist, die das Fenster an seinem geschlossenen Ende 12 durchdringt, und daß das gesamte Arbeitsfluid durch den kleinen Absorber 52 in einem gewissen Maß vorgewärmt wird, bevor es in die Empfängerkammer 53 eingeleitet wird.

Der Empfänger weist ferner eine den Einlaßtrichter 59 umgebende, ringförmige Arbeitsfluidauslaßkammer 60 mit einer ringförmigen Auslaßöffnung 62 auf, die an der Rückseite des großen volumetrischen Solarabsorbers 50 angeordnet ist, und eine rohrförmige Auslaßleitung 64 zum Ableiten von Arbeits­ fluid von der Empfängerkammer 53.

Das im erfindungsgemäßen zentrischen Solarempfänger verwendete Arbeitsfluid ist vorzugsweise ein Gas, z. B. Luft, das dazu geeignet ist, bei hohen Temperaturen (etwa 500°C und mehr) und bei erhöhten Drücken von mindestens etwa 2 At­ mosphären in der Empfängerkammer zu zirkulieren. Das Ar­ beitsgas kann ein beliebiges geeignetes Gas sein, das dazu geeignet ist als Wärmeträger zum Abführen von im Solarabsor­ ber erzeugter Wärme zu dienen. Außerdem oder alternativ kann es aus einem Gemisch aus zwei oder mehr Komponenten beste­ hen, die bei Kontakt mit dem heißen Solarabsorber miteinan­ der reagieren, d. h. einen thermochemischen Prozeß ausführen. Im letztgenannten Fall können die hervorstehenden Elemente 56 des volumetrischen Absorbers 50 mit einem geeignete Kata­ lysatormaterial beschichtet sein.

Die Geometrie des Ein- und des Auslasses für das unter Druck stehende Arbeitsfluid muß nicht notwendigerweise der vorstehend beschriebenen Geometrie entsprechen, sondern kann modifiziert sein, um spezifische Konstruktionsanforderungen zu erfüllen.

Das Gehäuse 1 weist ferner ein Isoliermaterial 65 auf, das sein gesamtes Volumen zwischen den Gehäuseaußenwänden 8 und der Basis 54 des ersten volumetrischen Absorbers 50 aus­ füllt und auch die Einlaßleitung 58, die Auslaßleitung 64 und die ringförmige Auslaßkammer 60 umgibt.

Im Betrieb tritt konzentrierte Sonnenstrahlung über das Ende 11 mit großem Durchmesser des Fensters 10 ein. Der größte Teil der Strahlung durchdringt den kegelstumpfförmi­ gen Körper 13 des Fensters 13 und trifft auf die Absor­ berelemente 56 des ersten volumetrischen Solarabsorbers 50 auf. Die auftreffende Sonnenstrahlung, die den Fensterkörper 13 nicht durchdringt, durchdringt das hintere geschlossene Ende 12 des Fensters und trifft auf den zweiten volumetri­ schen Solarabsorber 52 auf. Die Solarabsorber 50 und 52 wer­ den dadurch erwärmt.

Unter Druck stehendes Arbeitsfluid wird über die Ein­ laßleitung 58 und den Einlaßtrichter in den Empfänger einge­ leitet, in dem es den zweiten volumetrischen Absorber 52 durchströmt, wodurch es in einem gewissen Maß erwärmt wird, bevor es in die Empfängerkammer 53 eintritt. Nachdem das Ar­ beitsfluid den zweiten Absorber 52 durchströmt hat, strömt es zum geschlossenen Ende 12 des Fensters hin und entlang dieses Endes und weiter entlang des kegelstumpfförmigen Kör­ per 13 des Fensters 10, wodurch das Fenster entlang seiner gesamten Oberfläche gekühlt wird. Die gleiche Wirkung kann mit einem Fenster mit einer Doppelscheibenstruktur erhalten werden, wie vorstehend erwähnt, wobei das Arbeitsfluid ent­ lang des Zwischenraums zwischen den Scheiben strömen wird, insofern in der Innenscheibe des Fensters am vorderen und am hinteren Ende des Fensters geeignete Fluidkanäle vorgesehen sind.

Nachdem das Arbeitsfluid den Bereich der Empfängerkam­ mer 53 in der Nähe des vorderen Endes 3 des Gehäuses er­ reicht hat, strömt es durch den volumetrischen Absorber 50 zurück und an der Matrix seiner Elemente 56 vorbei, wo es erwärmt wird und/oder eine endotherme chemische Reaktion er­ fährt. Das heiße Arbeitsfluid und/oder das Reaktionsprodukt tritt über die Auslaßöffnungen 62 in die ringförmige Auslaß­ kammer 60 ein und wird über die Auslaßleitung 64 abgeleitet, um beispielsweise Turbinen zur elektrischen Stromerzeugung anzutreiben.

Während des Betriebs wird jegliche Bewegung des Fen­ sters 10 bezüglich des Empfängergehäuses durch die unter Fe­ derspannung stehenden Befestigungseinrichtungen 30 kompen­ siert. Wärmeausdehnungen von Empfängerkomponenten, unabhän­ gig davon ob sie symmetrisch oder asymmetrisch sind, werden nicht zum Fenster 10 übertragen, weil es ausschließlich an dem Ende 11 mit großem Durchmesser befestigt ist.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform zeigt le­ diglich ein Beispiel eines erfindungsgemäßen zentrischen So­ larempfängers und eines darin verwendeten Fensters, und für Fachleute ist ersichtlich, daß im durch die Patentansprüche definierten Schutzumfang der vorliegenden Erfindung auch an­ dere Ausführungsformen möglich sind.

Claims (20)

1. Zentrischer Solarempfänger mit:
einem achsensymmetrischen Gehäuse mit einem vor­ deren und einem hinteren Ende und mit einer Öffnung am vorderen Ende;
einem in der Öffnung und koaxial mit dem Gehäuse angeordneten länglichen rohrförmigen Fenster, wobei das Fenster ein offenes vorderes Ende aufweist, das am vor­ deren Ende des Gehäuses am Gehäuse befestigt ist, und ein geschlossenes hinteres Ende, das in der Nähe des hinteren Endes des Gehäuses angeordnet und nicht am Ge­ häuse befestigt ist, wobei das Fenster eine erste Ober­ fläche aufweist, die auftreffender Sonnenstrahlung zu­ gewandt ist, und eine dem Inneren des Gehäuses zuge­ wandte zweite Oberfläche;
einem volumetrischen Solarabsorber, der im Gehäuse angeordnet ist und sich um und entlang des länglichen Fensters erstreckt, um Sonnenstrahlung zu absorbieren, die das Fenster durchlaufen hat; und
einem Arbeitsfluideinlaß und einem Arbeitsfluid­ auslaß, die im Gehäuse so ausgebildet sind, daß ein un­ ter Druck stehendes Arbeitsfluid auf eine Weise in das Gehäuse eingeleitet bzw. davon abgeleitet werden kann, daß das Arbeitsfluid mit dem volumetrischen Absorber wechselwirken kann.

2. Solarempfänger nach Anspruch 1, wobei das vordere Ende des Fensters durch um die Öffnung im Gehäuse angeordne­ te elastische Befestigungseinrichtungen am Gehäuse be­ festigt ist.

3. Solarempfänger nach Anspruch 2, wobei die Befestigungs­ einrichtungen Federklemmen sind.

4. Solarempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das hintere geschlossene Ende des Fensters eine kap­ penähnliche, konkav gekrümmte Form aufweist.

5. Solarempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das hintere geschlossene Ende des Fensters flach ist.

6. Solarempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Arbeitsfluideinlaß in der Nähe des hinteren Endes des Gehäuses und koaxial damit angeordnet ist, so daß er dem geschlossenen Ende des Fensters zugewandt ist.

7. Solarempfänger nach Anspruch 6, ferner mit einem im Ge­ häuse zwischen dem Arbeitsfluideinlaß und dem geschlos­ senen Ende des Fensters angeordneten zusätzlichen volu­ metrischen Solarabsorber.

8. Solarempfänger nach Anspruch 7, wobei der zusätzliche volumetrische Absorber eine Querabmessung hat, die grö­ ßer ist als diejenige des geschlossenen Endes des Fen­ sters, um konzentrierte Sonnenstrahlung zu absorbieren, die das geschlossene Ende durchlaufen hat.

9. Solarempfänger nach Anspruch 8, wobei der zusätzliche volumetrische Absorber Kanäle aufweist, die das vom Einlaß eingeleitete Arbeitsfluid durchlaufen kann.

10. Solarempfänger nach Anspruch 9, wobei der Einlaß die Form einer Rohrleitung mit einem vorderen Trichter hat und der zusätzliche volumetrische Absorber im Trichter angeordnet ist.

11. Solarempfänger nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der zusätzliche volumetrische Absorber allgemein schei­ benförmig ist.

12. Solarempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Fenster einen kegelstumpfförmigen Körper aufweist.

13. Solarempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Fenster einen zylindrischen Körper aufweist, dessen vorderes Ende die Form einer Krempe hat, deren Durch­ messer größer ist als derjenige des zylindrischen Kör­ pers.

14. Solarempfänger nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fenster ein Doppelscheibenfenster ist.

15. Fenster zur Verwendung in einem zentrischen Solaremp­ fänger mit einer Öffnung an seinem vorderen Ende, wobei das Fenster dazu geeignet ist, in der Öffnung angeord­ net zu werden, um auftreffende, hochkonzentrierte Son­ nenstrahlung ein- und zum Empfänger durchzulassen, wo­ bei das Fenster die Form eines länglichen Rohrs mit ei­ nem offenen vorderen Ende, das dazu geeignet ist, in der Öffnung befestigt zu werden, und mit einem ge­ schlossenen hinteren Ende aufweist, das nicht dazu vor­ gesehen ist, am Gehäuse befestigt zu werden.

16. Fenster nach Anspruch 15 mit einem kegelstumpfförmigen Körper.

17. Fenster nach Anspruch 15 mit einem zylindrischen Kör­ per, dessen vorderes Ende die Form einer Krempe hat, deren Durchmesser größer ist als derjenige des zylin­ derförmigen Körpers.

18. Fenster nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Fenster ein Doppelscheibenfenster ist.

19. Fenster nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das hintere geschlossene Ende des Fensters eine konkav ge­ krümmte, kappenähnliche Form aufweist.

20. Fenster nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das hintere Ende des Fensters flach ist.