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Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor mit einer Halterung, an der ein Sammler für ein Wärmeträgerfluid und mindestens eine Kollektorröhre angeordnet sind, die ein mit dem Sammler verbundenes, mit dem Wärmeträgerfluid durchströmbares Absorberrohr und ein dieses umgrenzendes Hüllrohr aufweist, das mit einem von dem Sammler beabstandeten Endbereich in einen an der Halterung fixierbaren kappenförmigen Röhrenhalter eingesetzt ist und an einer axial vom Röhrenhalter beabstandeten Widerlagerstelle gegen die Halterung abgestützt ist.
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Ein derartiger Kollektor wird von der Anmelderin produziert und vertrieben. Er weist an einer etwa rahmenförmigen Halterung mehrere parallel zueinander verlaufende Kollektorröhren auf, die in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind. Jede Kollektorröhre hat jeweils ein Absorberrohr mit einer Einlassöffnung und einer seitlich dazu benachbarten Auslassöffnung für ein Wärmeträgerfluid. Oberhalb der Kollektorröhren ist ein Sammler angeordnet, der eine erste Sammelleitung und eine zweite Sammelleitung aufweist. Die erste Sammelleitung ist mit einer Zuleitung verbunden und hat eine der Anzahl der Kollektorröhren entsprechende Anzahl Auslässe, die jeweils mit einer Einlassöffnung eines Absorberrohrs verbunden sind. Die zweite Sammelleitung ist mit einer Ableitung verbunden und hat eine der Anzahl der Kollektorröhren entsprechende Anzahl Einlässe, die jeweils mit einer Auslassöffnung eines Absorberrohrs verbunden sind. Jede Kollektorröhre weist ferner ein als doppelwandige Vakuumröhre ausgestaltetes Hüllrohr auf, welches das Absorberrohr umgrenzt und in radialer Richtung und nach unten hin thermisch isoliert. Die Hüllrohre sind jeweils an ihrem oberen Ende am Sammler und an ihrem unteren Ende an einem kappenförmigen Röhrenhalter befestigt, der das untere Ende des Hüllrohres formschlüssig umgreift. Jeder Röhrenhalter hat jeweils drei Rastelemente, die in einer horizontal verlaufenden Nut verrostet sind, die in einer quer zu Längserstreckung der Röhrenhalter verlaufenden Halteschiene angeordnet ist.
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Bei der Montage der Hüllrohre werden diese jeweils zunächst vom Monteur auf das betreffende Absorberrohr aufgeschoben, derart, dass das offene Ende des Hüllrohrs an einer am Sammler befindlichen elastischen Wärmeisolierung zur Anlage kommt. Dann wird der Röhrenhalter auf das gegenüberliegende andere Ende des Hüllrohrs aufgesteckt und derart axial gegen das Hüllrohr gepresst, dass das Hüllrohr die Wärmeisolierung des Sammlers zusammendrückt. Dabei liegen die Rastelemente der Nut gegenüber. Während der Axialdruck weiterhin aufrechterhalten wird, wird der Röhrenhalter an die Halteschiene angedrückt, so dass die Rastelemente in der Nut einrasten.
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Obwohl sich der vorbekannte Solarkollektor in der Praxis bewährt hat, weist er dennoch eine Rehe von Nachteilen auf. So ist die Montage der Hüllrohre noch relativ anstrengend, weil der Röhrenhalter dabei vom Monteur gleichzeitig in Axialrichtung der Kollektorröhre gedrückt und in die Nut gepresst werden muss. Dabei kann es vorkommen, dass nur zwei der drei Rastelemente in der Nut einrasten. Wenn der Monteur dies nicht bemerkt, dichtet das Hüllrohr nicht richtig gegen die Wärmeisolierung des Sammlers ab, so dass Feuchtigkeit und Schmutz in das Hüllrohr gelangen kann. Dadurch nimmt der Wirkungsgrad des Solarkollektors ab. Ist der Solarkollektor auf einem Dach installiert, sind derartige Fehler nur mit relativ großem Aufwand zu beseitigen, da der Solarkollektor dann nur noch schwer zugänglich ist.
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Ungünstig ist außerdem, dass die horizontal verlaufende Nut der Halteschiene den Abfluss von Regenwasser behindert, wodurch sich in der Nut Schmutz ansammeln kann, der sich bis zu den Hüllrohren ausbreiten und die Funktion des Solarkollektors beeinträchtigen kann.
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Aus
DE 102 12 977 C1 ist ferner ein Solarkollektor der eingangs genanten Art bekannt, bei dem der Röhrenhalter an seiner Unterseite ein etwa U-förmiges Halteelement mit seitlichen Vorsprüngen aufweist, die formschlüssig mit einer quer zur Längserstreckung der Kollektorröhren verlaufenden, sich über mehrere Kollektorröhren erstreckenden Halteschiene mit etwa U-förmigen Querschnitt verbunden sind. An dieser Halteschiene sind die Röhrenhalter in Axialrichtung fixiert.
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Aus
DE 101 32 639 C1 ist ein Solarkollektor bekannt, bei dem das das Absorberrohr umgrenzende Hüllrohr als doppelwandige Vakuumröhre ausgestaltet ist. Die Hüllrohre weisen einen Adapter aus Messing mit einem Drehverschluss nach Art eines Bajonettverschlusses zum Anschließen der Hüllrohre an einen Verteiler-Sammler mit einem Gehäuse aus Metall auf. Zum Ausrichten nach der Sonnenstrahlung sind die Hüllrohre in dem Gehäuse des Verteiler-Sammlers drehverstellbar gelagert.
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Es besteht deshalb die Aufgabe, einen Solarkollektor der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine einfache und sichere Montage ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Röhrenhalter mittels einer Schiebeführung in Axialrichtung des Hüllrohrs zwischen einer Vormontagestellung, in der das Hüllrohr von der Halterung abnehmbar und mit dieser verbindbar ist, und einer Endmontagestellung, in welcher das Hüllrohr aus dem Röhrenhalter herausnehmbar und in diesen einsetzbar ist, und dass der Solarkollektor Mittel zum Arretieren des Röhrenhalters in der Endmontagestellung aufweist.
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In vorteilhafter Weise wird der Röhrenhalter durch die Schiebeführung bei der Montage geführt, so dass der Monteur den Röhrenhalter nur noch entlang der Schiebeführung verschieben und in seiner Endmontaggestellung arretieren muss. Somit ist eine sichere und schnelle Montage des Röhrenhalters gewährleistet.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittel zum Arretieren des Röhrenhalters wenigstens ein Rastelement auf. Dabei hat jeder Röhrenhalter vorzugsweise ein einziges Rastelement, welches derart ausgestaltet ist, dass es beim Verrasten ein Klick-Geräusch abgibt. Der Monteur erhält dann eine akustische Rückmeldung, wenn der Röhrenhalter in seiner Endmontagestellung einrastet. Somit kann der Röhrenhalter noch sicherer montiert werden.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Schiebeführung ein mit dem Röhrenhalter verbundenes Schlittenteil auf, das entlang eines an der Halterung angeordneten, sich in Axialrichtung des Hüllrohrs erstreckenden Führungsschlitzes auf das Hüllrohr zu und von diesem wegverschiebbar ist. Die Schiebeführung ist dadurch kostengünstig herstellbar.
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Vorteilhaft ist, wenn die Halterung am Führungsschlitz einen sich quer zur Schieberichtung der Schiebeführung erstreckenden Randbereich aufweist, wenn das wenigstens eine Rastelement derart am Schlittenteil angeordnet ist, dass es bei im Führungsschlitz befindlichem Schlittenteil aus einer Ruhelage, in der es mit einer dem Sammler abgewandten Anschlagfläche in Axialrichtung des Hüllrohrs gegen den sich quer zur Schieberichtung der Schiebeführung erstreckenden Randbereich positioniert ist, quer zu der von dem Führungsschlitz aufgespannten Ebene relativ zu dem Schlittenteil auslenkbar ist. Das Rastelement kann dann beim Verschieben des Röhrenhalters aus der Vormontagestellung in die Endmontagestellung derart über den Endbereich übergeschoben werden, bis es in der Endmontagestellung in den Schlitz ausgelenkt wird und den Randbereich hintergreift.
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Die Halterung ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass das Schlittenteil zum Entriegeln des Rastelements an der der Kollektorröhre abgewandten Rückseite der Halterung zugänglich ist. Der Solarkollektor kann dann am Ende seiner Lebensdauer auf einfache Weise demontiert werden, um seine Einzelteile sortenrein zu entsorgen oder zu recyclen.
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Zweckmäßigerweise ist das Rastelement an einer Federzunge angeordnet, die mit einem vom Rastelement beanstandeten Endbereich am Röhrenhalter fixiert ist. Das Rastelement kann dann in der Endmontagestellung des Röhrenhalters sicher und hörbar einrasten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Schlittenteil zwei parallel zueinander verlaufende Führungsnuten auf, wobei in eine erste Führungsnut ein erster Randbereich des Führungsschlitzes und in eine zweite Führungsnut ein dem ersten Randbereich gegenüberliegender zweiter Randbereich des Führungsschlitzes eingreift, und wobei die Halterung eine in Axialrichtung zu dem Führungsschlitz versetzte, mit diesem verbundene Montageöffnung aufweist, in die das Schlittenteil derart einsetzbar ist, dass die Führungsnuten mit den Randbereichen des Führungsschlitzes fluchten. Der Röhrenhalter lässt sich dann noch leichter montieren.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist das Schlittenteil derart ausgestaltet, dass es die Führungsnut und gegebenenfalls die Montageöffnung vollständig abdeckt, wenn das Schlittenteil in der Endmontagestellung angeordnet ist. Der Röhrenhalter und die Halterung können dabei so ausgestaltet sein, dass Regenwasser gut ablaufen kann, so dass auch nach längerer Standzeit Verschmutzungen an dem Röhrenhalter und insbesondere am Hüllrohr weitestgehend vermieden werden.
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Vorteilhaft ist, wenn der Sammler von einer elastischen Wärmeisolierschicht umgeben ist, und wenn das Hüllrohr in der Endmontagestellung des Röhrenhalters gegen die Rückstellkraft des Werkstoffs der Wärmeisolierschicht zwischen dieser und dem Röhrenhalter eingespannt ist. Die Wärmeisolierschicht erfüllt dann eine Doppelfunktion, bei der sie gleichzeitig auch als Dichtung genutzt wird, die verhindert, dass Feuchtigkeit und Verschmutzungen zwischen dem Sammler und dem Hüllrohr in dieses eindringen können.
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Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung hat der Solarkollektor mehrere parallel nebeneinander angeordnete Kollektorröhren, wobei die die Halterung eine sich quer zu den Kollektorröhren erstreckende Montageschiene aufweist, und wobei die Führungsschlitze der den einzelnen Kollektorröhren zugeordneten Schiebeführungen in der Montageschiene angeordnet sind. Die Halterung ermöglicht dadurch einen einfachen Aufbau.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Rückseite der Kollektorröhre und der Halterung mindestens ein der Rückseite der Kollektorröhre zugewandter optischer Reflektor angeordnet ist, wobei der Röhrenhalter einen Haltevorsprung aufweist, der in der Endmontagestellung einen dem Röhrenhalter zugewandten Randbereich des mindestens einen Reflektors formschlüssig übergreift und in der Vormontagestellung den Reflektor freigibt. Der Röhrenhalter erfüllt dann eine Doppelfunktion, bei der er sowohl zum Fixieren der Kollektorröhre als auch zum Halten des mindestens einen Reflektors dient.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt durch einen Solarkollektor, der eine Vakuumröhre mit einem Röhrenhalter aufweist, wobei der Röhrenhalter in Endmontagestellung angeordnet ist,
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2 eine Darstellung ähnlich 1, wobei der Röhrenhalter jedoch in Vormontagestellung angeordnet ist,
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3 einen über einer Montageöffnung einer Halteschiene des Solarkollektors positionierten Röhrenhalter, wobei die Halteschiene nur teilweise dargestellt ist,
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4 eine Darstellung ähnlich 3, wobei jedoch der Röhrenhalter in der Vormontagestellung angeordnet ist, und
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5 eine Darstellung ähnlich 4, wobei jedoch der Röhrenhalter in der Endmontagestellung angeordnet ist.
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Ein in 1 im Ganzen mit 1 bezeichneter Solarkollektor weist eine Halterung auf, die ein Halteprofil 2 hat, an dem ein Sammler für ein Wärmeträgerfluid, wie z. B. Wasser angeordnet ist. Der Sammler hat eine erste Sammelleitung 3, die mit einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Zuleitung für das Wärmeträgerfluid verbunden ist. Der Sammler weist außerdem eine zweite Sammelleitung 4 auf, die an einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Ableitung für das Wärmeträgerfluid angeschlossen ist.
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An dem Sammler sind mehrere Kollektorröhren 5 angeordnet, die in einer Ebene parallel zueinander verlaufen. Jede Kollektorröhre 5 weist jeweils ein als Vakuumröhre ausgestaltetes doppelwandiges Hüllrohr 6 auf, das zwischen in radialer Richtung voneinander beabstandeten Wandungen einen evakuierten Hohlraum hat. Eine innere Wandung des Hüllrohrs 6 umgrenzt eine Innenhöhlung, in der ein in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Absorberrohr angeordnet ist, das einen etwa U-förmigen Verlauf hat und von dem Wärmeträgerfluid durchströmt wird.
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Es sind aber auch andere Ausgestaltungen des Absorberrohrs denkbar. So kann anstelle des U-fömigen Absorberrohrs auch ein Absorberrohr vorgesehen sein, das ein inneres und ein äußeres Rohrelement aufweist, die koaxial zueinander angeordnet und an ihrem von dem Sammler entfernten Ende miteinander verbunden sind. Anstelle des U-förmigen Absorberrohrs kann aber auch ein das Wärmeträgerfluid enthaltendes Heatpipe-Element vorgesehen sein.
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Das Hüllrohr 6 weist an seinem dem Sammler zugewandten Ende eine mit der Innenhöhlung verbundene Öffnung auf, durch die das Absorberrohr hindurchgeführt ist. An ihrem von dem Sammler entfernten anderen Ende ist das Hüllrohr 6 geschlossen. Das Hüllrohr 6 dient als Wärmeisolierung, welche das Absorberrohr thermisch gegen die Umgebung des Solarkollektors 1 isoliert.
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Jedes Absorberrohr hat jeweils eine mit der ersten Sammelleitung 3 verbundene Einlassöffnung und eine mit der zweiten Sammelleitung 4 verbundene Auslassöffnung. Das Wärmeträgerfluid fließt somit von der Zuleitung durch die erste Sammelleitung, die Absorberrohre und die zweite Sammelleitung zu der Ableitung.
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Wie in 1 erkennbar ist, weist das Halteprofil 2 eine Durchtrittsöffnung 7 auf, die einen zu dem Sammler benachbarten Endabschnitt des Hüllrohrs 6 umgrenzt. In der Durchtrittsöffnung 7 ist das Hüllrohr 6 quer zu seiner Längserstreckung formschlüssig gehalten. In axialer Richtung ist das Hüllrohr 6 in der Durchtrittsöffnung 7 relativ zum Halteprofil 2 verschiebbar.
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In 1 ist außerdem erkennbar, dass der Sammler von einer elastischen Wärmeisolierschicht 8 umgeben ist, und dass das Hüllrohr 6 mit seinem dem Sammler zugewandten Stirnende derart an der Wärmeisolierschicht 8 anliegt, dass diese die Innenhöhlung des Hüllrohrs 6 gegen Eindringen von Feuchtigkeit und Verschmutzungen abdichtet. Die Absorberrohre sind jeweils mit seitlichem Abstand zu ihrem Hüllrohr 6 durch die Wärmeisolierschicht 8 hindurchgeführt. Der Sammler und die Wärmeisolierschicht 8 sind im Inneren einer Kammer 9 angeordnet, die von einem Sammlergehäuse umgrenzt ist, das aus dem Halteprofil, einer lösbar damit verbundenen Abdeckung 10 und Stirnwänden gebildet ist.
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Die Hüllrohre 6 sind an ihrem vom Sammler entfernten, in Gebrauchsstellung schräg nach unten weisenden Ende an einem kappenförmigen Röhrenhalter 11 befestigt, der an einer Halteschiene 12 angeordnet, die etwa parallel zu dem Halteprofil 2 verläuft und mit diesem fest verbunden ist.
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Der Röhrenhalter 11 umgreift einen vom Sammler entfernten Endbereich des Hüllrohres formschlüssig und dient außerdem als Widerlagerstelle, die das Hüllrohr 6 in axialer Richtung abstützt und an die Wärmeisolierschicht 8 anpresst. Somit ist das Hüllrohr 6 gegen die Rückstellkraft des Werkstoffs der Wärmeisolierschicht 8 zwischen dieser und dem Röhrenhalter 11 eingespannt.
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In 1 ist noch erkennbar, dass der Röhrenhalter 11 an seinem vom Sammler entfernten Ende eine Wasserablauföffnung 13 aufweist, und dass sich der Querschnitt des Röhrenhalters 11, ausgehend vom Hüllrohr 6 zur Wasserablauföffnung 13 hin, verjüngt. Außerdem ist erkennbar, dass der Röhrenhalter 11 einen gekrümmten Verlauf hat, bei dem die Längsmittellinie 14 Röhrenhalters 11, ausgehend vom Hüllrohr 6 zur Wasserablauföffnung 13 hin, von der Längsmittellinie des Hüllrohrs 6 bzw. deren gerader Verlängerung weg zur Halteschiene 12 hin gekrümmt ist.
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Der Röhrenhalter 11 ist mittels einer Schiebeführung in Axialrichtung 15 des Hüllrohrs 6 zwischen einer in 2 dargestellten Vormontagestellung, in der das Hüllrohr 6 aus dem Röhrenhalter 11 herausnehmbar und in diesen einsetzbar ist, und einer in 1 dargestellten Endmontagestellung verschiebbar.
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Die Schiebeführung weist ein mit dem Röhrenhalter 11 einstückig verbundenes Schlittenteil 16 auf, das entlang eines sich in Axialrichtung 15 des Hüllrohrs 6 erstreckenden, in der Halteschiene 12 vorgesehenen Führungsschlitzes 17 auf das Hüllrohr 6 zu und von diesem wegverschiebbar ist.
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Der Führungsschlitz 17 hat zwei parallel zueinander verlaufende, einander zugewandte Randbereiche 18, 19, die mit dazu passenden Führungsnuten 20 des Schlittenteils 16 zusammenwirken. Ein erster Randbereich 18 greift in eine erste Führungsnut 20 und ein zweiter Randbereich in eine zweite Führungsnut des Schlittenteils 16 ein.
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In 3 ist erkennbar, dass die Halteschiene 12 eine in Axialrichtung 15 zu dem Führungsschlitz 17 versetzte, mit diesem verbundene Montageöffnung 21 aufweist, in die das Schlittenteil 16 derart in eine in 4 gezeigte Vormontagestellung einsetzbar ist, dass die erste Führungsnut 20 mit dem ersten Randbereich 18 und die zweite Führungsnut mit dem zweiten Randbereich 19 des Führungsschlitzes 17 fluchtet.
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Die Montageöffnung 21 weist einen sich quer zu den Randbereichen 18, 19 erstreckenden hinteren Randbereich 24 auf, der mit dem Schlittenteil 16 verrastbar ist. An dem Schlittenteil ist dazu ein Rastelement 22 angeordnet, das eine sich in Axialrichtung 15 des Hüllrohres 6 ersteckende Federzunge aufweist, die an ihrem vorderen Ende mit dem Röhrenhalter 11 verbunden ist und an ihrem gegenüberliegenden freien Ende einen Rastvorsprung 23 aufweist. An dem Rastvorsprung 23 ist eine Anschlagfläche angeordnet, die in Raststellung am hinteren Randbereich 24 der Montageöffnung 21 angreift.
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Bei der Montage wird das Schlittenteil 16 zunächst derart an der Montageöffnung 21 positioniert, dass die Führungsnuten 20 der Montageöffnung 21 gegenüber liegen und parallel zu den Randbereichen 18, 19 des Führungsschlitzes 17 ausgerichtet sind (3). Dann wird das Schlittenteil 16 so in die Montageöffnung 21 eingesetzt, dass die Führungsnuten 20 in gerader Verlängerung mit dem Randbereichen 18, 19 fluchten. Anschließend werden die Führungsnuten 20 auf die Randbereichen 18, 19 des Führungsschlitzes 17 aufgeschoben.
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In 4 ist erkennbar, dass die Halteschiene 12 eine dem Rastvorsprung 23 zugewandte Schräge aufweist, über die der Rastvorsprung 23 beim Verschieben des Röhrenhalters 11 aus der Vormontagestellung in die Endmontagestellung derart entlang bewegt wird, dass die Federzunge aus einer ihrer Raststellung entsprechenden Ruhelage quer zu der vom Führungsschlitz aufgespannten Ebene relativ zum Röhrenhalter 11 ausgelenkt und elastisch verformt wird. in der Endmontagestellung ist die Anschlagfläche des Rastvorsprung 23 in Höhe des hinteren Randbereichs 24 der Montageöffnung 21 angeordnet.
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Die Anschlagfläche weist eine Hinterschneidung auf, die derart ausgestaltet ist, dass die Federzunge beim Erreichen der Endmontagestellung schlagartig in ihre Ruhestellung zurückfedert. Dabei schlägt das freie Ende der Federzunge auf die Halteschiene 12 auf und erzeugt ein akustisches Signal. Der Monteur kann dadurch auf einfache Weise kontrollieren, ob der Rastvorsprung 23 richtig verrastet und der Röhrenhalter 11 somit ordnungsgemäß montiert ist.
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In 5 ist noch erkennbar, dass das Schlittenteil 16 derart ausgestaltet ist, dass es die Führungsnut 20 und die Montageöffnung 21 vollständig abdeckt, wenn das Schlittenteil 16 in der Endmontagestellung angeordnet ist.
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Zwischen der Rückseite der Kollektorröhre 5 und der Halterung sind zwei Reflektoren 25 angeordnet, die in Erstreckungsrichtung der Sammelleitungen 3, 4 zueinander versetzt sind und sich mit einem hinter einer der Kollektorröhren 5 befindlichen, sich in Richtung der Kollektorröhren 5 erstreckenden Randbereich bereichsweise überdecken. Die Reflektoren 25 weisen parabolzylindrische Reflektorflächen auf, die der Rückseite der Kollektorröhren 5 zugewandt sind und das auf die Reflektorflächen auftreffende Sonnenlicht in die Kollektorröhren 5 projizieren.
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Wie in 2 und 3 besonders gut erkennbar ist, weist der Röhrenhalter 11 an seinem den Sammelleitungen 3, 4 zugewandten stirnseitigen Endbereich etwa stegförmige Haltevorsprünge 26 auf, die sich etwa in Schieberichtung der Schiebeführung erstrecken. In der in 1 gezeigten Endmontagestellung übergreifen die Haltevorsprünge 26 die aufeinanderliegenden Randbereiche der Reflektoren 25 derart, dass diese Randbereiche zwischen den Haltevorsprüngen 26 einerseits und der Halteschiene 12 andererseits formschlüssig gehalten sind. Wie in 1 erkennbar ist, liegt dabei der Randbereich des unteren Reflektors 25 mit seiner Rückseite auf der Halteschiene 12 auf. An seinem von den Haltevorsprüngen 26 entfernten, den Sammelleitungen 3, 4 zugewandten Ende sind die Reflektoren 25 formschlüssig mit dem Halteprofil 2 verbunden. In 2 ist erkennbar, dass die Haltevorsprünge 26 den Reflektor 25 in der Vormontagestellung nicht übergreifen, so dass dieser an der Halterung montiert bzw. von dieser demontiert werden kann.
