DE1476714A1 - Einrichtung zur Waermegewinnung und Waermespeicherung unter Ausnutzung der Sonnenenergie - Google Patents

Einrichtung zur Waermegewinnung und Waermespeicherung unter Ausnutzung der Sonnenenergie

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DE1476714A1 DE19651476714 DE1476714A DE1476714A1 DE 1476714 A1 DE1476714 A1 DE 1476714A1 DE 19651476714 DE19651476714 DE 19651476714 DE 1476714 A DE1476714 A DE 1476714A DE 1476714 A1 DE1476714 A1 DE 1476714A1
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Description

Siemens-Sehuckertwerke Erlangen, 16. 7. 65
Aktiengesellschaft Werner-von-Siemens-Straße
PLA 65/1447 PLA 9/360/725
Einrichtung zur Wärmegewinnung und Wärmespeicherung unter Ausnutzung der Sonnenenergie
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Wärmegewinnung und Wärmespeicherung unter Ausnutzung der Sonnenenergie, insbesondere für Wärmekraftanlagen.
Bei bisher bekannten Wärmespeichern unter Ausnutzung der Sonnenenergie haben sich insbesondere konstruktive Schwierigkeiten bei der Lagerung der Reflektoren und bei der Verminderung der auftretenden Abstrahlungsverluste ergeben. Diese Schwierigkeiten sollen durch die vorliegende Erfindung vermieden werden«
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Z PLA 65/1447
Erfindungagemäß sind bei einer derartigen Einrichtung zur Wärmegewinnung und Wärmespeicherung auf einer ebenen Fläche
parallele Reflektoren derart in ihrer Längsachse verschiebbar und um dieselbe schwenkbar angeordnet, daß eine linienförmige Brennachae der reflektierten Sonnenstrahlen in einem als Blende wirkenden Wandschlitz eines sonst abgeschlossenen und wärmeisolierten Übertragungsraumea gebildet wird, der seinerseits Mittel zur Wärmeaufnahme enthält. Dabei ist der wärmeisolierte Übertragungsraum im oberen Teil einer senkrechten Stützwand angeordnet, während die parallelen Heflektoren auf im unteren Teil der Stützwand angelenkten Auslegern gelagert sind.
Nach der Erfindung können die wärmeaufnehmenden Mittel aus feinkörnigen Teilchen bestehen, die im Innern des Übertragungsraumes auf einer zum Wandschlitz des Übertragungsraumes hin geneigten Begrenzungsfläche entlanggleiten. Der Übertragungsraum wirkt dabei wie ein schwarzer Körper als Strahlensammler. Der Wandschlitz, der zur Vermeidung von Konvektion an der tiefsten Stelle des Übertragungsraumes liegt, soll gerade nur so groß sein, daß die auf eine Brennlinie reflektierten Strahlen durch ihn hindurchgehen, so daß ein Minimum an Abstrahlung von innen zurück nach außen erfolgt. Der Übertragungsraum selbst steht im oberen Teil mit Zuführungsleitungen für die wärmeaufnehmenden Teilchen und im unteren Teil mit Abführungsleitungen in Verbindung, die eine Entnahmesteuerung auf Grund von Temperaturmessungen enthalten.
An Stelle von feinkörnigen Teilchen zur Wärmeaufnahme können im Übertragungsraum auch Zwischenstrahlerflächen angeordnet sein
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" 2 " BAD OWGiNAL Ms/Di
J PLA 65/1447
die fächerförmig in einem bestimmten Abstand vom Wandschlitz angenähert radial ausgehen und von einem Strom eines gasförmigen wärmeaufnehmenden Mediums gekühlt werden.
Um eine einwandfreie Lagerung der Reflektoren zu erreichen, sind diese auf mit Schwimmkörpern versehenen Auslegern angeordnet. Diese Ausleger schwimmen auf einer Wasseroberfläche. Die Reflektoren liegen dadurch immer eben und sind einwandfrei gelagert.
In der Zeichnung sind einige Auafiihrungsbeispiele nach der Erfindung schema ti sch in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen dargestellt.
Figur 1 zeigt den querschnitt und Figur 2a und b die Aufsicht auf eine Einrichtung zur Wärmegewinnung. In Figur 3 ist ein Längsschnitt durch die Stützwand dargestellt, während Figur 4 den wärmeisolierten Übertragungsraum mit den wärmeaufnehmenden Teilchen und Figur 5 den Übertragungsraum mit Zwiechenetrahlerflachen zeigt* In Figur 6 ist ein Querschnitt durch eine Gesamtanlage mit Zwischenotrehlerfläohen und in Figur 7 ein Längsschnitt durch dieselbe Einrichtung bei Schwenkung ua einen Endpunkt der Stützwand dargestellt. Figur 8 ceigt die Lagerung der Reflektoren, während in den Figuren 9a bis c einige Wärneschaltbilder ei nee entsprechenden Kraftwerk·· ekiselert «Ind.
In dem AuafUhrungsbeispiel nach Figur 1 sind an einer drehbar gelagerten Stutswand 1 im unteren Teil schwenkbar· Ausleger 2 mit parallelen, zylihderäbschnittförmigen Reflektoren 3 ange-
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" 3 ~ BAD ORDINAL
H PLA
ordnet. Diese Ausleger 2 schwimmen auf einer Wasseroberfläche 4. Im oberen Teil der Stützwand 1 befindet sich der wärmeisolierte Übertragungsraum 5 mit einem schmalen Wandschlitz 6, in dem sich die von den Reflektoren 3 reflektierten Sonnenstrahlen auf einer Brennachse schneiden, über Zuführungsleitungen 7 oberhalb des Ubertragungsraumes 5 werden die Teilchen einer geneigten Ebene 8 im Übertragungsraum 5 zugeführt und verlassen nach Wärmeaufnahme den Übertragungsraum durcn die Abführungs-. leitung 9.
Figur 2 zeigt die Einrichtung im Grundriß. Dabei ist die Längsachse der senkrechten Stützwand 1 immer ;enau zur Sonne ausgerichtet. Die parallelen Reflektoren 3 sind in Figur 2a parallel auf gleicher Höhe angeordnet, wenn die Sonne den höchsten Stand aufweist. Die senkrechte Stützwand 1 dreht sich, wie in Figur 2 b gezeigt ist, immer nach der Sonne. Um die verschiedenen Höhenstellungen der oonne auszugleichen, können die parallelen Heflektoren 3 in ihrer Längsachse verscnoben werden, so daß sich immer eine linienförmige Brennachye im Wandschlitz des Übertragungsraumea bildet. Die.Ausleger 2 sind hierbei alo schwimmendes Flon ausgebildet.
In Figur 3 ist ein Juerachnitt durch die senkrechte Stützwand 1 gezeigt, wobei die Stützwand um ihren Endpunkt 10 schwenkbar gelagert ist. Die parallelen Reflektoren J befinden sich auf den mit Schwimmern 11 versehenen Auslegern 2 vor und hinter deiü rechten Arm der Stützwand 1. Der wärmeisolierte, langgestreckte Ubertragungsraum 5 wird über senkrechte Zuführungsleitungen 7 , die entsprechend aufgegat·' \ t nind, mit ion vvnrmeuufnehinenden
- 4 - Ms/Di
9098 32/0019 8AD
1476714 PLA 65/1447 Teilchen versorgt. Diese Teilchen verlassen über die Abführungale itungen '9 nach Sammlung auf einige größere AbfUhrungeleitungen den Ubertragungsraum und werden einer HauptSammelleitung 12 zugeführt. Zur Vermeidung von Längsströmungen beispielsweise durch Windeinwirkung, ist der Ubertragungsraum zweckmäßig mehrfach durch Querwände (nicht dargestellt) unterteilt.
In Figur 4 ist ein Querschnitt durch den wärmeisolierten Übertragungsraum 5 dargestellt. Der Wandschlitz (J, der nur so groß sein soll, daß die reflektierten Strahlen der Spiegel auf der Trennlinie hindurchgehen und nur eine sehr geringe Abstrahlung von innen zurück erfolgt, befindet sich am untersten Punkt des Ubertragungaraumes 5. Wegen der hohen Temperaturen, die im Ubertragunguraum auftreten (etwa Θ00 bis 10L0 C), ist der Ubertragungoraum 5 mit einer Isolierschicht versehen, während die den Wandschlitz 6· begrenzenden Teile gegebenenfalls mit Wasser gekühlt werden können. Die wärmeaufnehmenden Teilchen 15 in Gestalt von Kugeln gleiten auf einer den Ubertragungsraum begrenzenden geneigten Wandfläche θ durch den Ubertragungsraum und verlassen denselben durch die Abführungaleitung <J. Der Neigungswinkel der teilchenaufnehaenden Begrenzungsfläche fj ist dabei mindestens gleich dem natürlichen Schüttungawinkel der Teilchen, um ein selbständiges Gleiten der Teilchen zu erreichen. Vor der Begrenzungsfläche B sind in einem Abstand, der etwa einer dreibis vierfachen Teilchendicke entspricht, Rundstäbe ^g oder Flachprofile 1„7 angebracht, um eine Begrenzung der Schüttungsdicke zu erreichen. Der Wandschlitz 6 kann mit einer strahlendurchlässigen Haube Ί8 versehen sein, der gegebenenfalls eine Einrichtung Ί9 zur selbständigen Machjustierung der
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- 5 - bad OR1G«NAL Me/Di
* ' PLA 65/1447
Heflektoren auf die Wandschlitae enthält. 1476714
In einem weiteren AusfUhrungsbeispiel nach Figur 5 bestehen die wärmeaufnehmenden Mittel im Übertragungsraum 5 au.s Zwischenatrahlerflächen 20, die in einem bestimmten Abstand vom Wandschlitz 6 radial ausgehen. Die Zwischenstrahlerflächen 20 Bind dabei so ausgebildet, daß ihre keilförmigen Begrenzungsflachen etwas gegen die radiale Richtung geneigt sind, so daß sie direkt von den einfallenden Strahlen getroffen werden. Diese Zwi3chenstrahlerflächen 20 werden von einem gasformigen Medium bestrichen, beispielsweise Luft, das dann die Wärme aufnimmt. Hinter dem Übertragungsraum sind in der Stützwand schlitzförmige Kanäle 21 zur Führung der Kühlluft angeordnet.
Figur 6 zeigt noch einmal einen .Querschnitt durch eine Gesamtanordnung mit Zwischenstrahlerflächen 20 in der senkrechten Stützwand 1 des Wärmespeichers. Das wärmeaufnehmende, gasförmige Medium kann dabei durch Kanäle in der Stutzwand 1 zu- und abgeleitet werden.
In Figur 7 sind ein Länge- und ^uerachnitt durch die Stützwand entsprechend dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt, jedoch hier für einen mit Zwischenstrahlerflächen ausgebildeten Übertragungsrauni.
In Figur 8 ist die Lagerung der zylinderabschnittförmigen Reflektoren 3 dargestellt. Diese Reflektoren aind in den Auslegern 2 drehbar auf Rohren 22 angeordnet. Diese Rohre aind fest mit Schubstangen 23 verbunden, die über Federn 24 und einen Stelltnechanismus 23 genau ausgerichtet werden können, so daß die Uchnittl ifiie der reflektierten dtrahlen exakt in den schmalen Afanueehlitai 6 zu liegen kommt. Anstatt der
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BAD M
w PLA 65/1447
!-teilten Rohre, die zur Ausrichtung der Höhenlage mit unterschiedlichen Aassermengen nach Bedarf gefüllt aein können, sind auch beliebig geformte Pestkörper, beispielsweise aus verwendbar.
in Figur 3 sind drei Schaltbilder einer Wärmekraftanlage dargestellt, die die Einschaltung des von den wärmetragenden Teilchen gespeisten Wärmetauschers zeigen. Insbesondere kann die von den Teilchen aufgenommene Wärmeenergie an gasförmige Medien zum Betrieb eines Gasturbinenprozesses oder zur Vorwärmung des Kesselspeisewaasers eines Dampfkreftw rkes verwendet werden.
FifT,ur 9a zeigt den Kreislauf eineo (iasturbinenprozesses. Dabei werden die Teilchen xm Strahlenerhitzer 26 aufgewärmt, wandern über eine Schleuse 27 zum ersten Wärmetauscher 28, in dem sie ihro iiiirme an den von einem Verdichter 29 herkuramenden Gasstrom abgeben, der in der Turbine 30 expandiert und in einem Wärme~ tauscher 31 seine überschüssige Wärmekapazität wieder zur Vorwärmung an die Teilchen abgibt, die von hier erneut in den Strahlenerhitzer 26 gelangen.
In Figur 9 b ict ein Wärmeschaltbild dargestellt, bei dem im Übertragun^srauifi der Wäriuegewinnungs anlage ein gasförmiges Iuediuia, beispielsweise Luft, zur Wärmeaufnahme dient. Dieses gibt, von Jt.rahlereriiitzer 32 kommend, eii.em Wärmeaustauscher seine Wärmeenergie an einen zweiten Kreislauf ab, der gegebenenfalls nach Durchgang durch eine Speicheranordnung 34 und 35 - in einem zweiten «äraetauscher '36 den in einem
BAO O 9 0 9 8 3 Tl I (Tl 9 iYs/D1
PLÄ
Kes©e?l 27 stjpäaestäen Betriebsstoff, beispielsweise T#e#eer>a«Bptf erz*ug.tr lazm· erhitzt.
Bel· einem SdmLtfctld nach Pi#ur 9 c wird in eineA Strahlen* eriiit-aer 32 au£gewärmte Luft direkt zur WasBererhiteung ia 57 verwendet.
20 Patentaisepiilohe
9 Figuren
0R{G'NAL

Claims (1)

  1. U767H
    PIA 65/1447
    Patentansprüehe
    1, Einrichtung zur Wärmegewinnung und Wärmespeicherung unter Ausnutzung der Sonnenenergie, insbesondere für Wärmekraftanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer ebenen Fläche parallele Reflektoren derart in ihre Längsachse verschiebbar und um dieselbe schwenkbar angeordnet sind, daß eine linienförmige Brennachse der reflektierten Sonnenstrahlen in einem als Blende wirkenden Wandschlitz eines sonst abgeschlossenen und wärmeisolierten Übertragungsraumea gebildet wird, der seinerseits Mittel zur Wärmeaufnahme enthält.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeisolierte Übertragungsraum im oberen Teil einer senkrechten Stutzwand angeordnet ist, während die parallelen Reflektoren auf am unteren Teil der Stützwand angelenkten Auslegern gelagert sind.
    3» Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwand üb eine senkrechte Achse drehbar gelagert ist#
    i · i
    4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeaufnehmenden Mittel aus feinkörnigen Teilchen bestehen, die auf einer zum Wandachlitz dee übertragungsraumea
    hin geneigten Begrenzungsfläche des Ubertragungsraumes entlanggleiten.
    5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeübertragenden Mittel too fächerförmig in einem * bestimmten Abstand vom Wandschllti angenähert radial ausgehenden Zwiachenstrahlerflächen gebildet und von einem Strom
    eines gasförmigen wäraeaufnehmendea Mediuaa gekühlt wer*·»· "'* 909832/001 α
    ~ * * BAD
    10 PLA 65/1447
    6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandschlitz an der tiefsten Stelle des wärmeisolierten Übertra^ungeraumea angeordnet ist.
    7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den den Wandschlitz begrenzenden Wandungsteilen Kühlungskanäle vorgesehen sind.
    8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die parallelen Reflektoren eine zylinderabschnittförmige Gestalt aufweisen.
    9. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Reflektoren tragenden Ausleger mit Schwimmkörpern versehen und auf einer Wasseroberfläche gelagert sind.
    10. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der senkrechten Stützwand symmetrisch zwei wärmeisolierte Übertragungsräume mit je einem Wandschlitz zur entsprechenden Auslegerseite angeordnet sind.
    11. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsraum durch mindestens eine Querwand zur Vermeidung von Querströmungen unterteilt ist.
    12. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Stützwand zur Zu- und Abführung der wärmeaufnehmenden Medien eingerichtet ist.
    13. Einrichtung nach Anspruch 4 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß Über dem Übertragungsraum senkrechte Zuführungsleitungen für die wärmeaufnehmenden Teilchen vorgesehen sind.
    14. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß. der Neigungswinkel der teilchenaufnehmender!
    " 10 " BAOORiGlNAL
    909832/0019
    PLA 65/1447
    IBegi-enzüngsflache des ÜbertTagungsraueee mindestens gleich d*a nattlrlichew 3Ähüt1^aBg3iidiiJe«L der Teilchen ist. 15. EinriJctttaw« nachAnspruch Φ iuMdfe-ΐΒ^, dwlurcih gekennzeichnet, daü
    fläol»- parraOele smö» odtee' Büfteh» zxir Püürung autoato^nami- ^^Xdh-g^ aiadS^ ai« dw
    16. liinriclrtmi^in«Jh Aiteqpmt^ Φ^
    daS In den Te^ü-chenrtkiSJüiOTmes^ exne
    st eueüUBgc, dttticlt TjiEig, verageswaen lat:.
    17. EinriTOlitaiiiiFTiecEh MäpoppcedtS-O^ düdmagfa daft vor d«* WemdactrUtz
    Ausrichtung. d«r ReiIelctaT«n tmS: &iacm
    Eiar±«ttttung; nach Aneprtxctt 1 bte 5» . dadarech eine Zufäüntui^f: disa« vwHStttaiiltoehmeiidefnr
    ein ea; #sßaaaedecraißtBaqfiLagE vor gesehen: nach
    vorgewärmt werden, bevoi? sei»> las das»: gungexratun geleitet werden^
    20. Einrichtung nach Anspruch 18,- dsdurch gekennzeicimefe^, dsB VÖ3? den Wärmetauschern apedael»erbeiiäliter für aufneawenden Medien eingeschaltet sind·.
    - 11 - ■
    BAD
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