DE2757155A1 - Vorrichtung zum konzentrieren von sonnenstrahlung und zum sammeln der konzentrierten energie - Google Patents
Vorrichtung zum konzentrieren von sonnenstrahlung und zum sammeln der konzentrierten energieInfo
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Description
Definiert man d = (n + 8) /2 = n/2, dann definiert
schieden, wenn dieser entweder durch das Prisma 478 oder das Prisma 78',. fällt. Es ist jedoch klar, daß entweder das Prisma 478 oder das Prisma 78"r den Lichtstrahl um einen gewünschten
festgesetzt.
Prismas festgesetzt.
tan / 1+ a-sin (nsin^J
aufeinanderfolgend fortgesetzt, bis die optische Achse erreicht ist. Gegebenenfalls kann anstelle der letzten wenigen Prismen nahe der optischen Achse eine einfache bi-konvexe Linse benutzt werden, wie dies in Fig. 8
dargestellt ist.
Verhalten der Linse wird jedoch nicht negativ beeinträchtigt, sondern sogar verbessert, wenn eine stetige Kurve durch diese geradlinigen Abschnitte gelegt wird, um eine stetige, durchgehend konvexe Linsenaußenfläche zu erhalten, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist. In der Praxis sind die Prismen so klein, daß es nahezu unmöglich ist, zwischen den stückweise zusammengesetzten, geradlinigen Abschnitten und einer durchgehend konvexen
Kurve zu unterscheiden.
geeignet.
manuellen oder automatischen Einstellung der Empfängerlage benutzt werden, die keine großen zusätzlichen Kosten verursachen. Dieses Nachführverfahren liefert Konzentrationen
äquivalent zu den Konzentrationen eines zweidimensionalen
Nachführverfahrens.
86 mit einem mit dem Kollektor 20 verbundenen Kettenrad 98 gekoppelt ist. Der Sammler 20 ist durch nicht gezeigte, an den Wellen 97 befestigte Lager gehalten, und er enthält eine Lichtabtasteinrichtung 100 mit zwei Siliciumzellen, die auf einer Basisplatte unter einem Winkel von etwa 60 zueinander zur Sonne hin gerichtet sind. Wenn eine der Zellen mehr Licht als die andere empfängt, kommt eine Steuerschaltung 102 in einen unabgeglichenen Zustand und aktiviert den Motor 94, so daß dieser den Sammler 20 dreht, bis sich wieder ein abgeglichener Zustand einstellt.
Material wie beispielsweise Acrylkunststoff. Es sei darauf
Claims (35)
- UEXKÜLL & rrOLBERG PATENTANWÄLTEBESELERST. SSE 4 £ / >) / | Ο20OO HAMBURG 53OR. J.-O. FRHR. inn UEXKÜLLOR. ULRICH GRAF STOLBERG DIPL-ING. JÜRGEN SUCHANTKEE-Systems, Inc. (Prio: 20. Dezember 1976US 752 688 - 14607) LBJ Freeway
Dallas, Texas/V.St.A. Hamburg, 15. Dezember 1977Vorrichtung zum Konzentrieren von Sonnenstrahlung und zum Sammeln der konzentriertenEnergieAnsprücheI1.) Vorrichtung zum Konzentrieren von Strahlungsenergie, insbesondere Sonnenstrahlung, gekennzeichnet durch eine prismatische Linse mit einer Anzahl von Prismen zum Ausrichten des einfallenden Lichtes auf einen gemeinsamen Brennbereich, wobei jedes Prisma eine Vorderfläche, eine hintere Fläche und eine diese verbindende untere Fläche^ 0 9 ß 2 S/1 (H 5aufweist, wobei die Vorderfläche und die hintere Fläche des Prismas derart ausgerichtet sind, daß der Einfallswinkel des durch die Vorderfläche fallenden Lichtes gleich dem Austrittswinkel des durch die hintere Fläche fallenden Lichtes ist, durch einen im Abstand von der prismatischen Linse in deren Brennbereich angeordneten Energiesammler und durch eine Halterung für die prismatische Linse und den Energiesammler. - 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiesammler aus einem Rohr besteht, durch den ein Fluid hindurchführbar ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr von einer konzentrisch zu ihm und im Abstand angeordneten transparenten Röhre umgeben ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der transparenten Röhre und dem Rohr ein Vakuum vorgesehen ist.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieempfänger aus einem Fotoelement besteht und daß Einrichtungen zur Kühlung des Fotoelementes vorgesehen sind.809825/1045
- 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen der Linse entlang einer gekrümmten Fläche angeordnet sind und jedes der Prismen das durch benachbarte Prismen fallende Licht nicht beeinträchtigt.
- 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche jedes Prismas sich nach außen in eine Stellung jenseits des Pfades der durch das Prisma hindurchtretenden Lichtstrahlen bis in eine Stellung erstreckt, die noch nicht im Pfad der aus dem benachbarten Prisma austretenden Lichtstrahlen liegt.
- 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen das Licht entlang einer Geraden auf den Energieempfänger fokussieren.
- 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen das Licht auf einen einzigen Punkt auf dem Energieempfänger fokussieren.
- 10. Vorrichtung zum Sammeln von Sonnenenergie mit einer im oberen Ende eine Öffnung bildenden Halterung für den Sammler, einem im unteren Bereich des Innenraums der Halterung angeordneten Energieempfänger, einer im Abstand809825/1045vom Energieempfänger angeordneten, gekrümmten prismatisehen Linse, die am oberen Ende der Halterung befestigt ist und eine Anzahl von Prismen aufweist, um Licht auf einen gemeinsamen Brennbereich zu richten, wobei jedes Prisma eine Vorderfläche, die die Außenfläche der Linse bildet, eine hintere Fläche sowie eine untere Fläche hat, die die Innenfläche der Linse bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderfläche und die hintere Fläche jedes Prismas derart ausgerichtet ist, daß der Einfallswinkel des durch die Vorderfläche hindurchtretenden Lichtes gleich dem Austrittswinkel des durch die hintere Fläche hindurchtretenden Lichtes ist.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen der Linse entlang einer gekrümmten Fläche angeordnet sind und jedes der Prismen das durch benachbarte Prismen fallende Licht nicht beeinträchtigt.
- 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche jedes Prismas sich nach außen in eine Stellung jenseits des Pfades der durch das Prisma hindurchtretenden Lichtstrahlen bis in eine Stellung erstreckt, die noch nicht im Pfad der aus dem benachbarten Prisma austretenden Lichtstrahlen liegt.809825/1045
- 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung und die Linse gerad-linig ausgebildet sind und die Linse das Licht auf einen sich parallel zu ihrer Längsachse erstreckenden Bereich fokussiert.
- 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung rund und die Linse kugelförmig ausgebildet ist und daß die Linse das Licht auf einen gemeinsamen Punkt auf dem Energieempfänger fokussiert.
- 15. Vorrichtung mit einer prismatischen Fresnel-Linse, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Prismen zum Ausrichten des Lichtes auf einen gemeinsamen Bereich, von denen jedes eine Vorderfläche, eine hintere Fläche und eine diese beiden Flächen verbindende untere Fläche aufweist, wobei die Vorderfläche und die hintere Fläche derart ausgerichtet sind, daß der Einfallswinkel des durch die Vorderfläche hindurchtretenden Lichtes gleich dem Austrittswinkel des durch die hintere Fläche hindurchtretenden Lichtes ist.
- 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen der Linse entlang einer gekrümmten Fläche angeordnet sind und jedes der Prismen das durch benachbarte Prismen fallende Licht nicht beeinträchtigt.809825/1045
- 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche jedes Prismas sich nach außen in eine Stellung jenseits des Pfades der durch das Prisma hindurchtretenden Lichtstrahlen bis in eine Stellung erstreckt, die noch nicht im Pfad der aus dem benachbarten Prisma austretenden Lichtstrahlen liegt.
- 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche des Prismas derart ausgerichtet ist, daß der Winkel zwischen der optischen Achse der Linse und der unteren Fläche des Prismas zumindest größer als die Hälfte des Drehwinkels des durch das Prisma fallenden Lichtes und kleiner als der gesamte Drehwinkel des hindurchtretenden Lichtes ist.
- 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch eine Halterung für die prismatische Linse und durch einen von der Halterung positionierten, im Brennbereich der prismatischen Linse angeordneten Energiesammler.
- 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen das Licht in einen Bereich richten, der eine parallel zur Längsachse der Linse verlaufende Linie bildet.80982S/1045
- 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen das Licht auf einen aus einem Punkt bestehenden gemeinsamen Bereich fokussieren.
- 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweite kleiner ist als die Breite der Linse, so daß ihre F-Zahl kleiner ist als 1 ,0.
- 23. Gekrümmte, prismatische Fresnel-Linse, gekennzeichnet durch eine Anzahl von entlang einer gekrümmten Fläche angeordneten Prismen zum Leiten des einfallenden Lichtes auf einen gemeinsamen Brennpunkt, wobei jedes der Prismen eine Vorderfläche, eine hintere Fläche und eine diese verbindende untere Fläche aufweist und die Vorderfläche und die hintere Fläche jedes Prismas derart ausgerichtet sind, daß der Einfallswinkel des durch die Vorderfläche hindurchtretenden Lichtes gleich dem Austrittswinkel des durch die hintere Fläche hindurchtretenden Lichtes ist, und wobei die untere Fläche jedes Prismas sich nach außen über die Bahn der durch das Prisma hindurchtretenden Lichtstrahlen bis zu einer Stelle erstreckt, die sich noch nicht in der Bahn der aus dem benachbarten Prisma austretenden Lichtstrahlen befindet.809825/1045
- 24. Fresnel-Linse nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche des Prismas derart ausgerichtet ist, daß der Winkel zwischen der optischen Achse der Linse und der unteren Fläche des Prismas größer als die Hälfte des Drehwinkels des durch das Prisma fallenden Lichtes und kleiner als der gesamte Drehwinkel des hindurchtretenden Lichtes ist.
- 25. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse geradlinig ausgebildet ist.
- 26. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse kugelförmig ist.
- 27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch eine Halterung und einen von dieser im Abstand von der Linse gehaltenen Energieempfänger zum Fokussieren des Lichtes von der Linse auf den Energieempfänger.
- 28. Verfahren zum Konzentrieren von Energie aus Lichtstrahlen, insbesondere Sonnenlicht, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Anzahl von Prismen mit jeweils einer Vorder- und einer hinteren Fläche, die durch eine untere Fläche verbunden sind, verwendet, und Licht durch die Vorder- und809825/1045die hintere Fläche der Prismen in eine gemeinsame Brennebene gebrochen wird, so daß die Einfallswinkel der von den Prismen gebrochenen Strahlen bezüglich der Vorderfläche und der hinteren Fläche des Prismas gleich sind.
- 29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen entlang einer gekrümmten Fläche angeordnet werden, so daß die Prismen nicht den Lichtdurchtritt durch benachbarte Prismen beeinträchtigen.
- 30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß man die untere Fläche jedes Prismas über die Bahn der durch das Prisma hindurchtretenden Strahlen hinausführt.
- 31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung schwenkbar angeordnet ist, so daß ihre Längsachse mit einer Polarachse fluchtet, daß die Halterung der täglichen Bewegung der Sonne nachführbar ist, und daß der Energieempfänger bei Änderung des Deklinationswinkels der Sonne bezüglich der Linse bezogen auf die Linse bewegbar und auf den schärfsten Brennbereich der Linse ausrichtbar ist.80982S/1045
- 32. Vorrichtung zum Konzentrieren von Strahlungsenergie, gekennzeichnet durch einen Energieempfänger, durch eine prismatische Linse mit einer Anzahl nebeneinander angeordneter Prismen zur Bildung einer im wesentlichen gekrümmten Außenfläche, um einfallendes Licht auf den Energiesammler zu leiten, und durch eine Halterung zur Halterung der Linse bezüglich dem Energiesammler, so daß sich die prismatische Linse im Abstand von diesem befindet und um ihn gekrümmt ist, wobei die prismatische Linse derart geformt ist, daß der kürzeste Abstand des Energiesammlers von irgendeinem der Prismen sich entsprechend der relativen Lage des einen Prismas innerhalb der Linse ändert.
- 33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die prismatische Linse bezüglich einer sich durch die Empfangsachse erstreckenden Mittelebene symmetrisch ist und daß der radiale Abstand eine Funktion des Winkels der Mittelebene mit einer Ebene ist, die sich durch die Empfangsachse und das jeweilige Prisma erstreckt.
- 34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der Prismen abnimmt, wenn der Abstand vom Prisma zur Mittelebene zunimmt.809825/10*52751155
- 35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen jeweils eine Vorderfläche, eine hintere Fläche und eine diese verbindende untere Fläche aufweisen und so ausgebildet sind, daß ein mit einem vorgegebenen Einfallswinkel auf die Vorderfläche auftreffender Lichtstrahl sich durch das Prisma hindurchbewegt und unter im wesentlichen dem gleichen vorgegebenen Winkel bezüglich der hinteren Fläche austritt.809825/10*5
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