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Strahlungsthermalkonverter
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Die Erfindung betri£ft einen Strahlungsthermalkonverter mit einem
als Flüssigkeitsleitung ausgebildeten Wärmestrahlungsabsorberrohr, das, durch Vakuum
gegen Wärmeableitung nach außen isoliert, innerhalb eines für Wärmestrahlung durchlässigen
Abdeckrohres untergebracht ist.
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Bei einem bekannten Konverter dieser Art ist der Innenraum des Abdeckrohrs
evakuiert. Das Abdeckrohr muß zu diesem Zweck an beiden Enden vakuumdicht ausgeführt
werden und die für das Absorberrohr erforderlichen Durchführungen mUssen vakuumdicht
ausgeführt werden. Das ist aufwendig und es ist Aufgabe der Erfindung, diesen AuBwand
zu vermeiden.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckrohr doppelwandig
mit evakuiertem Wandzwischenraum ausgebildet ist.
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Nach der Erfindung kann das Abdeckrohr als fix und fertige Baueinheit,
also auch fertig evakuiert, bereitgestellt werden und es sind keine Durchführungen
aus dem Vakuum heraus erforderlich. Der Innenraum des Abdeckrohres, in dem das Absorberrohr
untergebracht ist, ist nicht evakuiert, es genügt, ihn so weit abzuschließen, daß
unnötige Luftzirkulation vermieden wird, wozu sehr einfach ausgebildete Absperrungen
ausreichen.
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Bei dem bekannten Heliokonverter ist das Abdeckrohr halbseitig verspiegelt
und wird mit diesem Spiegel in den Sonneneinfall gerichtet. Will man den bekannten
Konverter dem Lauf der Sonne nachführen oder nachjustieren, dann muß man ihn insgesamt
mit dem Absorberrohr drehen und das erfordert entsprechende aufwendige Vorkehrungen
bei den Flüssigkeitszuleitungen für das Absorberrohr. Die damit verbundenen Aufwendungen
sind bei einer Weiterbildung der Erfindung vermeidbar, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß das Abdeckrohr gerade ist und kreisrunden Querschnitt hat und um seine
Längsachse gegenüber dem Absorberrohr auf einem Umfangssektor verspiegelt ist, und
daß das Absorberrohr im Brennlinienbereich des so gebildeten Spiegels angeordnet
ist.
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Die nach dieser Weiterbildung vorgesehene drehbare Lagerung ist deshalb
ohne großen Aufwand zu bewerkstelligen, weil der Innenraum des Abdeckrohrs nicht
vakuumdicht abgedichtet sein muß, vielmehr eine ganz einfache Abdichtung genügt,
die sich auch in Verbindung mit einer Drehlagerung ohne großen Aufwand ausgestalten
läßt.
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Bei einem Strahlungsthermalkonverter nach der Erfindung ist auch die
Beleuchtungslichtstärke verwertbar. Die von den vorgesehenen Spiegeln reflektierte
Lichtstrahlung kann man zur Beleuchtung von Räumen in diese hineinspiegen. Diese
Beleuchtung ist günstiger als die mit Sonnenlicht, weil Sonnenlicht von Wärmestrahlung
begleitet wird, die bei Strahlungsthermalkonvertern nach der Erfindung jedoch weitgehend
im Absorberrohr absorbiert wurde. Bei der erwähnten eingespiegelten Beleuchtung
handelt es sich also weitgehend um kaltes Licht und man spart es sich, besonders
im Sommer, übermäßige mit der Tageslichtbeleuchtung eingestrahlte
Wärme
durch teure Kälte- und Klimaanlagen wieder abzuführen.
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Bemerkenswert ist auch die ästhetische Wirkung eines Rasters aus mehreren
nebeneinander angeordneten Strahlungsthermalkonvertern, das der Architekt in seine
Gestaltung, zum Beispiel als Deckenraster, einbeziehen kann, wobei von Vorteil ist,
daß die Erfindung einen großen Freiheitsgrad hinsichtlich der Anordnung der erforderlichen
Anschlüsse liefert. Strahlungsthermalkonverter nach der Erfindung rasterartig zu
mehreren aneinandergereiht können als Dachdeckungseinheit, Fassadenelement und als
Deckenlichtelement und dergleichen vorgesehen sein.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt: Figur 1 ein Abdeckrohr für einen Heliokonverter
nach der Erfindung im Längsschnitt, Figur 2 eine andere Ausführungsform eines Abdeckrohrs
für einen Heliokonverter nach der Erfindung im Längsschnitt Figur 3 im Längsschnitt
einen Heliokonverter nach der Erfindung mit einem Abdeckrohr nach Figur 2, Figur
4 im Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Heliokonverters nach der
Erfindung mit einem Abdeckrohr nach Figur 1 und einseitigem Anschluß von Absorberrohr
und Rückleitung, Figur 5 im Längs schnitt ein drittes Ausführungsbeispiel nach der
Erfindung mit einem Abdeckrohr nach Figur 1 und zwei an gegenüberliegenden Seiten
angeschlossenen Absorberrohren mit zugehörigen Rückleitungen, Figur 6 im Längsschnitt
ein viertes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung mit einem Abdeckrohr nach Figur
1 und durchgehendem, beidseitig angeschlossenem Absorberrohr, Figur 7 den Schnitt
VII aus Figur 1, Figur 8 den Schnitt VIII aus Figur 3, Figur 9 den Schnitt IX aus
Figur 6, Figur 10 den durch die strichpunktierte Linie X aus Figur 3 umfahrenen
Teil, Figur 11 den durch die strichpunktierte Linie XI aus Figur3 umfahrenen Teil,
Figur
12 den Schnitt XII aus Figur 3 Figur 13 im Schnitt XIII aus Figur 3 lediglich das
Absorberrohr, und Figur 14 den Schnitt XIV aus Figur 11.
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Die Zeichnungen sind unter sich nicht maßstabgerecht gezeichnet.
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Gemäß Figur 1 ist mit 1 ein Abdeckrohr bezeichnet, das doppelwandig
ist. Der Wandzwischenraum 2 ist vakuumdicht und evakuiert. Das Abdeckrohr 1 hat
kreisrunden Querschnitt, erstreckt sich geradlinig und ist an beiden Enden offen.
Mit 3 ist in Figur 2 ein Abdeckrohr bezeichnet, das an seinem einen Ende verschlossen
ist. Die Doppelwand erstreckt sich über diesen Verschluß und der Zwischenraum 4
ist vakuumdicht und evakuiert. Das Abdeckrohr 3 ist geradlinig und hat kreisrunden
Querschnitt.
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Die beiden Abdeckrohre 1 und 3 bestehen aus Glas, und zwar aus einer
Glassorte, durch die Wärmestrahlung möglichst verlustfrei hindurchfallen kann.
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Das Abdeckrohr 1 ist auf seiner in Figur 1 und 7 unten gezeichneten
Hälfte verspiegelt. Die aus Silber bestehende Spiegelschicht 5 ist vergröbert eingezeichnet
und liegt auf der den Zwischenraum 2 außen umgebenden Wand£läche, so daß sie innerhalb
des Vakuums vor äußeren Einwirkungen geschützt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel
nach Figur 2 ist die Spiegelschicht 7 auf die innere Wandfläche des Abdeckrohrs
3 aufgetragen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist ein Abdeckrohr 10 vorgesehen,
das genauso ausgebildet ist wie das Abdeckrohr 3 aus Figur 2. Die Spiegelschicht
ist mit 11 bezeichnet. Das offene Ende des Abdeckrohrs 1.0 ist auf einen Sockel
12 gesteckt und auf diesem drehbar um seine Längsachse 13 gelagert und gehaltert.
Zu diesem Zweck
weist der Sockel 12, wie aus Figur 11 ersichtlich,
einen Flansch 14 auf, auf den das offene Ende 15 des Abdeckrohres 10 bündig paßt
und mit einer Ringdichtung 16 abgedichtet ist. Die Ringdichtung 16 braucht nicht
luftdicht zu schließen, es genügt, daß sie unnötigen Luftaustausch zwischen dem
Innenraum 8 des Abdeckrohres 10 und der äußeren Umgebung behindert. Das Abdeckrohr
10 kann auf dem durch nicht dargestellte Haltemittel fixierten Sockel 12 von Hand
gedreht werden, wobei das Ende 15 auf dem Flansch 14 gleitet. Man kann für diesen
Zweck aber auch einen nicht dargestellten Drehantrieb vorsehen, der im Ende 15 angreift.
Das Abdeckrohr 10 ist steif und an dem Sockel 12 gehaltert. Wenn diese Halterung
nicht ausreicht, empfiehlt sich eine Abstützung am freien Ende, wie durch den Pfeil
9 angedeutet. Der Sockel 12 weist einen von außen zugänglichen Zulaufstutzen 17
und einen ebenfalls von außen zugänglichen Ablaufstutzen 18 auf. Der Zulaufstutzen
17 führt über innerhalb des Sockels 12 verlegte Kanäle 19, 20 an eine stirnseitige
Zulaufmündung 21 und der Ablaufstutzen führt über innerhalb des Sockels verlegte
Kanäle 22, 23 an eine stirnseitige, die Zulaufmündung 21 konzentrisch umgebende
ringförmige Ablaufmündung 24. An der Stirnseite 28 des Sockels ist flüssigkeitsdicht
das Absorberrohr 25 mit seinem einen Ende 26 befestigt. Dieses Ende 26 hat kreisrunden
Querschnitt, wie aus Figur 13 ersichtlich, und verjüngt sich aus dem in Figur 11
sichtbaren Abschnitt in den aus Figur 13 sichtbaren langgestreckten Querschnitt
27. Das Absorberrohr ist geradlinig und steif und an seinem freien Ende, wie aus
Figur 10 ersichtlich, verschlossen, und auf seinem ganzen Umfang, um die Wärmestrahlungsabsorption
zu erhöhen, mit einem nur in Figur 1o angedeuteten schwarzen Anstrich 30 beschichtet.
Innerhalb des Absorberrohrs 25 erstreckt sich das ebenfalls steife an seinem sockelfernen
Ende 31 offene Rücklaufrohr 32, das sockelseitig an ein Zwischenstück 33 angeschlossen
ist und auch von diesem gehaltert wird. Das Zwischenstück 33 weist zwei sich kreuzende
Flüssigkeitskanäle auf. Mit dem ersten Flüssigkeitskanal 34 wird das Rücklaufrohr
32 an die Ablaufmündung 24 angeschlossen und mit dem zweiten Kanal 35 wird die Zulaufmündung
21 an den innerhalb des Absorberrohrs 25 noch freien, das Rücklaufrohr umgebenden
Strömungsraum 36 des Absorberrohrs 25 angeschlossen.
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Flüssigkeit, die durch den Heliokonverter durch die einstrahlende
Sonnenstrahlung erhitzt werden soll, wird an dem Zulaufstutzen 17 eingedrückt, strömt
über die Kanäle 19, 20 in den Strömungsraum 36 zum Ende 26 hin und wird auf dem
Wege durch das Absorberrohr 25 erhitzt. Die nun erhitzte Flüssigkeit tritt, wie
durch die Pfeile aus Figur 10 angedeutet, in das Rücklaufrohr 32 ein und strömt
über das Zwischenstück 33, den Flüssigkeitskanal 34, zur Ablaufmündung 24, und über
die Kanäle 22, 23 zum Ablaufstutzen 18, wo sie abgenommen wird. Das Absorberrohr
25 befindet sich im Interesse optimaler Energieausbeute im Bereich der Brennlinie
der Spiegelschicht 7 und erstreckt sich, um den einfallenden Wärmestrahlen eine
möglichst breite Absorptionsfläche zu bieten, mit seiner längsten Querschnittsachse
40 entlang dem Durchmesser 41 des Abdeckrohres. Das Abdeckrohr 10 kann, um den Spiegel
7 immer möglichst weitgehend auf den jeweiligen Sonnenstand einzurichten oder auch
um den Spiegel bei der Montage einmal auf einen Optimalwert einzustellen, um die
Achse 13 gedreht werden, ohne daß das irgendwelchen Einfluß hat auf die übrigen
Teile, insbesondere den feststehenden Sockel 12 und das feststehende Absorberrohr
25.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 unterscheidet sich von dem nach
Figur 3 lediglich dadurch, daß anstelle des Abdeckrohrs aus Figur 2 ein beidseitig
offenes aus Figur 1 verwendet wird. Dieses beidseitig offene Abdeckrohr ist mit
45 bezeichnet und an seinem, dem Sockel 46 fernen Ende 47, durch einen Stopfen 48
verschlossen, der jedoch keinen luftdichten Verschluß bilden muß, es genügt, wenn
er unnötigen Luftaustausch zwischen dem Inneren des Abdeckrohrs 45 und der Umgebung
behindert.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 weist beidseitig je einen Sockel
60, 61 au£, der so ausgebildet ist wie der Sockel 12 aus Figur 3. Zu jedem der Sockel
gehört ein Absorberrohr 59, 62 mit Rücklaufrohr 63, 64. Die Teile 6o, 61 und 63
aus Figur 5 sind genauso ausgebildet wie die entsprechenden Teile aus Figur 3, das
gleiche gilt für die Teile 59, 62 und 64. Das Abdeckrohr 65 ist doppelt so lang
wie das Abdeckrohr 10, SO daß die Absorberrohre 59 und 62, die genauso lang sind
wie das Absorberrohr 25, sich je über die Hälfte der Gesamtlänge des Abdeckrohrs
65 erstrecken.
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Die Sockel (* , 61 mit den Absorberrohren 59, 62 sind feststehend
und das Abdeckrohr 65 ist mit beiden Enllen auf die Sockel auf gesteckt, dort drehbar
um seine Längsachse 66 gelagert und hinreichend abgedichtet. Linie Verspiegelung
des Abdeckrohrs, die sich wie die Verspiegelung 5 über den halben Umfang erstreckt,
ist mit 67 bezeichnet.
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Bei dem Ausfi;hrungsbeispie1 nach Figur 6 ist das Abdeckrohr 70 beidseitig
offen, wie das aus Figur 1 und mit beiden Enden drehbar um die LäriiJachse 71 auf
je einen feststehenden Sockel 72, 73 gesteckt und dort hinreichend abgedichtet.
Der Sockel 72 weist einen Zuleitungsstutzen 75 auf, al den das zulaufseitige Ende
des Absorberrohrs 76 angeschlossen ist und der Sockel 73 weist einen Ablaufstutzen
77 auf, an den das ablaufseitige Ende des Absorberrohrs 76 angeschlossen ist. Das
Absorberrohr 76 ist durch die beiden Sockel 72, 73 gehaltert, steif und geschwärzt
und erstreckt sich entlang der Brennlinie der Verspiegelung 78, die sich ihrerseits
über den halben Umfang erstreckt. Ein dem Rückldufrohr 32 entsprechendes Rücklaufrohr
ist bei diesem Awsführungsbeispiel entbehrlich.
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L e e r s e i t e