DE2844913A1

DE2844913A1 - Nachfuehreinrichtung, insbesondere fuer einen sonnenkollektor

Info

Publication number: DE2844913A1
Application number: DE19782844913
Authority: DE
Inventors: John Massey Trihey
Original assignee: Vulcan Australia Ltd
Current assignee: Vulcan Australia Ltd
Priority date: 1978-10-20
Filing date: 1978-10-14
Publication date: 1980-04-24
Also published as: GB2032129B; FR2439424A1; GB2032129A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nachführeinrichtung, insbesondere zum Einsatz für Sonnenkollektoren u.a.

Mittels der Erfindung soll eine Nachführeinrichtung zur Nachführung bezüglich der Sonnenbewegung geschaffen werden, welche zur Durchführung der Nachführbewegung keine Energiezufuhr von außen benötigt, sondern die die Energie für diese Bewegung direkt aus der empfangenen Sonnenenergie ableitet. Eine derartige Nachführeinrichtung hat den Vorteil, daß sie nicht von der Zuverlässigkeit einer äußeren Energiequelle abhängig ist und daß sie darüber hinaus verhältnismäßig einfach aufgebaut werden kann, da sie keine elektrischen, hydraulischen oder zeitgebenden Elemente für den Antrieb zur Durchführung der Nachführbewegungen benötigt.

Die Erfindung betrifft daher eine Nachführeinrichtung, insbesondere für Sonnenkollektoren mit einer Fokussiereinrichtung, die sich auszeichnet durch eine Halterung zur bewegbaren Befestigung der Fokussiereinrichtung, durch einen Antrieb mit durch Bärme dehnbaren Elementen, die mit der Fokussiereinrichtung bewegbar sind und die derart bezüglich dieser angeordnet sind, daß sie unterschiedliche Strahlungsmengen von der Fokussiereinrichtung erhalten und sich daher unterschiedlich ausdehnen, wenn die Fokussiereinrichtung bezüglich der Sonne fehlausgerichtet ist, wobei der Antrieb durch die unterschiedliche Ausdehnung der durch Wärme dehnbaren Elemente

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betätigbar ist, um die Fokussiereinrichtung in Richtung auf eine Ausrichtung bezüglich der Sonne zu bewegen.

Die Fokussiereinrichtung kann einen parabelförmigen Reflektortrog aufweisen, und die Befestigungseinrichtung für den Reflektortrog hält diesen um ein Paar senkrechter Achsen drehbar, die die Brennlinie des Reflektortroges schneiden.

Es ist auch möglich, eine Fokussiereinrichtung mit einem parabelförmigen Reflektortrog zu verwenden, bei dem die Befestigungseinrichtung den Reflektortrog um seine Brennlinie dreht.

Es hat sich gezeigt, daß die Sonnenenergie dann, wenn die Brennebene des Reflektortroges nicht genau auf die Sonne ausgerichtet ist, auf zwei teilweise fokussierte Linien gebündelt wird, die sich innerhalb und außerhalb der tatsächlichen Brennlinie des Reflektortroges befinden. Das durch Wärme dehnbare Element bzw. die durch Wärme dehnbaren Elemente können deshalb derart angeordnet werden, daß sie Energie im Bereich der einen oder der anderen teilweise fokussierten Linie aufnehmen und somit unterschiedliche Energiemengen erhalten, wenn die Brennebene des Reflektortroges nicht auf die Sonne ausgerichtet ist. Die dadurch entstehende Dehnung des Elementes bzw. der Elemente wird benutzt, um eine Korrekturbewegung des Reflektortroges zu erzeugen, durch die der Reflektortrog der-

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art ausgerichtet wird, daß seine Brennebene wieder die Sonne enthält und die beiden teilweise fokussierten Linien sich wieder in die tatsächliche Brennlinie des Reflektortroges zurückbewegen, so daß dann das Element bzw. die Elemente wieder gleiche Sonnenenergiemengen empfangen. In der Praxis ist es erforderlich, daß die Brennebene des Reflektortroges bezüglich der Sonne geringfügig fehlausgerichtet ist, um eine stabile Temperaturdifferenz zwischen den Elementen zu erhalten, so daß die richtige Lage des Reflektortroges erhalten bleibt, wenn sich dieser nicht in seiner Ruhestellung befindet.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Reflektortrog in zwei im Abstand voneinander angeordnete Bereiche unterteilt, die jeweils ihre eigene Brennlinie aufweisen. Wenn diese Bereiche genau auf die Sonne ausgerichtet sind, sind die Elemente vorzugsweise derart angeordnet, daß eine gewisse Energiemenge auf sie fokussiert wird, so daß eine geringe Fehlausrichtung dazu führt, daß die Energie vollständig auf das eine Element gelangt, während dem anderen Element keine Energie zugeführt wird, wodurch eine sehr genaue Nachführung erreicht werden kann.

Der Reflektortrog kann um seinen Schwerpunkt ausbalanciert sein, und die Dehnung des durch Wärme dehnbaren Elementes bzw. der durch Wärme dehnbaren Elemente ist so gewählt, daß ein Gewicht bewegt wird, um den Reflektortrog aus seiner ausbalancierten Lage zu bringen, wodurch mittels- Schwerkraft eine Nachführung bewirkt wird.

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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist jedoch der Antrieb eine mechanische Verbindung zwischen dem durch Wärme dehnbaren Element bzw. den durch Wärme dehnbaren Elementen und der Befestigungseinrichtung auf, um dadurch direkt die erforderlichen Drehbewegungen des Reflektortroges zu bewirken.

Wird die Nachführeinrichtung in Zusammenhang mit einem Sonnenkollektor bzw. einer Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie verwendet, so ergibt sich wegen der zur Verfügung stehenden hohen Temperaturen eine wirksame Kombination. Die Nachführeinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie an Tagen mit bedecktem Himmel oder nur diffuser Sonneneinstrahlung nicht besonders wirksam ist. An solchen Tagen arbeiten jedoch Sonnenkollektoren mit Absorbern in Form von schwarzen Platten noch verhältnismäßig wirksam. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Sonnenkollektor mit einer erfindungsgemäßen Nachführeinrichtung vorgesehen, um die Sonnenenergie auf die Energiesammeleinrichtung zu fokussieren. Die Nachführeinrichtung kann in einem Gehäuse angeordnet sein, das zumindest teilweise im wesentlichen transparent für Sonnenenergie ist, und ein Absorber in Form einer schwarzen Platte kann unter der Nachführeinrichtung und im Gehäuse vorgesehen werden. Vorzugsweise weist die Energiesammeleinrichtung ein Rohr zum Durchfluß eines Wärmeübertragungsfluides auf, und der Absorber ist mit dem Rohr gekoppelt und dient als Vorheizung für das Wärmeübertragungsfluid.

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Bei einigen Sonnenkollektoren kann es zweckmäßig sein, zumindest einen Teil der Ausgangsenergie in Form von elektrischer Energie zu gewinnen. Bei Vorrichtungen mit Fokussieranordnung konnten bisher keine photoelektrischen Elemente im Brennbereich des Reflektors angeordnet werden, da der Wirkungsgrad dieser Elemente mit steigender Temperatur abnimmt. Erfindungsgemäß wird nunmehr ein zusammengesetztes Wärmeabsorptionselement im Brennbereich des Reflektors vorgeschlagen, bei dem eine Leitung für ein Wärmeübertragungsfluid und eine Anzahl photoelektrischer Elemente, die unmittelbar auf der Leitung und in Wärmeleitverbindung mit dieser befestigt sind, aufweist. Das durch die Leitung fließende Wärmeübertragungsfluid dient als Kühlmittel für die photoelektrischen Elemente, so daß deren Temperatur nicht zu hoch ansteigt. Die photoelektrischen Elemente erzeugen direkt elektrische Energie, während die vom Wärmeübertragungsfluid transportierte Energie in üblicher Weise ausgenutzt wird.

Ein parabelförmiger Reflektortrog kann eine Anzahl von Formrippen mit jeweils einer konkaven, parabelförmigen Kante aufweisen, die derart miteinander verbunden sind, daß alle parabelförmigen Kanten in einer gemeinsamen, parabelförmigen Fläche liegen. Auf die parabelförmigen Kanten der Formrippen kann eine Bahn aus elastisch verformbarem Material aufgebracht und in Berührung mit diesen befestigt werden, so daß die Bahn die Form eines konkaven, parabelförmigen Reflektor-

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troges annimmt. Eine derartige Herstellung eines parabelförmigen Reflektortroges ist besonders einfach, da die Bahn lediglich aus einem Stück reflektierenden Materials, etwa poliertem Aluminiumblech, zu bestehen braucht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie, welche auf dem Dach eines Hauses befestigt ist.

Figuren 2 und 2A zeigen jeweils in perspektivischer Darstellung einen Teil des parabelförmigen Reflektors und seiner Halterung.

Figur 3 zeigt in einem Schnitt den Aufbau des parabelförmigen Reflektors.

Figur 4 zeigt in einer Seitenansicht Einzelheiten aus der Darstellung gemäß Figur 3.

Figur 5 zeigt einen Schnitt durch den Mittelbereich des Reflektortroges.

Figur 6 zeigt in einer Draufsicht Einzelheiten des Mittelbereiches des Reflektortroges.

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Figur 7 zeigt eine Endansicht der Vorrichtung gemäß Figur

Figur 8 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Figur 9 zeigt Einzelheiten des oberen Lagers für den Reflektortrog.

Figur 10 zeigt Einzelheiten des unteren Lagers für den Reflektortrog.

Figuren 11, 12 und 13 zeigen Darstellungen zum Verständnis der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 14 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 14-14 aus Figur 8.

Figuren 15, 16 und 17 entsprechen im wesentlichen Figur und zeigen Betriebszustände der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 18 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 18-18 aus Figur 8.

Figur 19 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 19-19 aus Figur 18.

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Figur 20 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 20-20 aus Figur 18.

Figur 21 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 21-21 aus Figur 20.

Figur 22 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 22-22 aus Figur 8.

Figur 23 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 23-23 aus Figur 8 durch das obere Sammlerrohr.

Figur 24 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Wärmeübertragungsrohres .

Figuren 25 und 26 zeigen bevorzugte Ausführungsformen für die Halterung des Reflektortroges.

Figur 27 zeigt schematisch eine Anordnung zur Verhinderung der überhitzung der Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie hat einen Reflektortrog 2 mit parabelförmigen Bereichen 2a und 2b, die Brennebenen 7a und 7b aufweisen und über einen ebenen Bereich 9 am Boden des Troges verbunden sind. Wie Figuren 7 und 12 zeigen, ist der Reflektortrog 2 um eine Achse 4 drehbar befestigt, die sich in der Mitte zwischen

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den Brennlinien 3a und 3b der parabelförmigen Bereiche 2a und 2b des Reflektortroges befindet. Entlang der Achse 4 erstreckt sich ein Warmeubertragungsrohr 6 zum Durchtritt eines Wärmeübertragungsfluids, das jedoch derart dimensioniert ist, daß sich die Brennlinien 3a und 3b auf oder nahe seiner Oberfläche befinden. Die bevorzugte Querschnittsform des Rohres 6 ist in Figur 23 dargestellt, und man erkennt, daß dieses Rohr ebene Abschnitte 31a und 31b aufweist, die zu den parabelförmigen Bereichen 2a und 2b des Reflektortroges gerichtet sind. Der obere Teil des Rohres ist vorzugsweise mittels einer Isolation 125 isoliert, die in einem Kanal angeordnet ist (Figur 23). Der Reflektortrog 20 wird von einer Halterung 8 getragen, die drehbar in einem Rahmen (Figur 2A) befestigt ist. Die Halterung 8 und der Rahmen sind in einem Gehäuse 12 untergebracht, das zur Vereinfachung der Darstellung lediglich in den Figuren 1'und 7 angedeutet wurde. Der obere Teil dieses Gehäuses 12 besteht aus Glas oder einem Akrylmaterial, so daß er im wesentlichen durchlässig für Sonnenenergie ist.

Wie insbesondere Figur 2A zu entnehmen ist, hat der Rahmen ein Paar dreiecksförmige Endstützen 14, deren untere Bereiche mittels zweier länglicher Träger 16 verbunden sind, während die Spitzen der dreiecksformigen Stützen 14 obere und untere Lager 18 und 19 zur Befestigung der Halterung 8 tragen. Die Halterung 8 weist einen länglichen Träger 20 auf, von dem eine Anzahl Querarme 22 ausgehen, die eine Abstützung für die Seitenkanten des Reflektortroges 2 bilden. Die Enden des

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Trägers 20 sind mit senkrechten, sich nach oben und unten über den Träger 20 erstreckenden Querträgern 34 und 36 verbunden, und zusätzlich erstreckt sich von einem Ende des länglichen Trägers 20 ein kurzer Querträger 38 nach unten. Der Rahmen 8 hat ein Paar rohrförmiger Zapfen 40 und 42, die sich von den Querträgern 38 und 34 in die Lager 18 und 19 erstrecken, so daß die Halterung 8 um die Achse 4 drehbar im Rahmen 10 befestigt ist. Ferner weist der Rahmen 8 ein Spannelement 33 auf, das zwischen den freien Enden der Querträger 34 und 36 angeordnet ist.

Die Halterung 8 und der Reflektortrog 2 sind derart ausbalanciert oder zumindest in etwa ausbalanciert, daß ihr gemeinsamer Schwerpunkt auf der Achse 4 liegt, um so die Kräfte zu verringern, die für die Drehung des Reflektortroges erforderlich sind. In der Praxis kann die Halterung mit einstellbaren Gewichten ausgerüstet werden, um einen genauen Gewichtsabgleich zu erzielen. Darüber hinaus wird die Anordnung vorzugsweise so gewählt, daß der Reflektortrog unter einer ihn geringfügig aus der Mittelstellung gemäß Figur 7 herausdrückenden Vorspannung steht.

Das neue Verfahren zur Herstellung des parabelförmigen Troges 2 ist in den Figuren 2 bis 6 dargestellt. Bei dieser Anordnung werden Rippen 102 verwendet, die jeweils eine konkave, parabelförmige Kante 104 aufweisen. Der Reflektortrog 2 wird so hergestellt, daß eine ebene Platte aus reflektierendem Material, beispielsweise Aluminium, elastisch in Berührung

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mit den parabelförmigen Kanten 104 der Rippen 102 kommt. Auf diese Weise läßt sich mit geringen Kosten ein genau parabelförmig ausgebildeter Trog herstellen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Trog in zwei Abschnitten 2a und 2b hergestellt, jedoch sind die Grundprinzipien auch auf die Herstellung eines einzelnen, parabelförmigen Troges anwendbar. Die oberen Enden der Rippen sind mit den freien Enden der Arme 22 verbunden, und die freien Enden der Arme 22 sind außerdem mit Streben 24 abgestützt. Die Mitten der Rippen 102 sind mittels eines länglichen Kanals 35 verbunden. Diese Verbindung erfolgt vorzugsweise mittels nach unten gerichteter Lappen 37, die aus der Basiswand des Kanals herausgestanzt und an den Rippen 102 befestigt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die trogförmigen Abschnitte 2a und 2b aus ebenen Aluminium-Blechplatten geformt, die sich entlang ihrer inneren und ihrer äußeren Längskante erstreckende L-förmige Flansche 39 und 41 aufweisen. Diese Flansche verstärken die Seitenkanten der Blechplatten und verhindern unerwünschte Verformungen in den nicht abgestützten Bereichen zwischen den Rippen 102. Ferner werden die Flansche 39 und 41 zur Herstellung der Verbindung zwischen den Blechplatten und den Rippen benutzt.

Wie Figuren 2 und 5 zeigen, stehen die inneren Flansche in Eingriff mit den sich nach oben erstreckenden Schenkeln des Kanals 35 und positionieren dadurch die Innenkanten der Aluminiumplatten. Die Flansche 39 werden durch Klammern 43,

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die sich von der Basisfläche des Kanals 35 erstrecken und in Eingriff mit den oberen Flächen der L-förmigen Flansche 39 stehen, in ihrer Lage gehalten. Die Verbindung der Klammern mit der Basisfläche 35 erfolgt vorzugsweise mittels Lappen 45, die aus der Basiswand des Kanals 3 5 herausgepreßt sind. Wie Figur 5 zeigt, verläuft der L-förmige Flansch 39 zunächst rechtwinklig zur ebenen Aluminiumblechplatte, wie dies gestrichelt in Figur 5 angedeutet ist. In der Arbeitsstellung wird jedoch der Flansch 39 durch den Kanal 35 etwas nach innen gebogen, wodurch der feste Eingriff der Blechplatte mit der parabelförmigen Kante 104 der Rippe verstärkt wird, um so die Genauigkeit der sich ergebenden, parabelförmigen Oberfläche zu verbessern.

Die äußeren, L-förmigen Flansche 41 dienen zur Verbindung der Blechplatten mit den oberen Enden der Rippen 102, wie dies am besten in den Figuren 3 und 4 zu erkennen ist. Die Klammern weisen entgegengesetzt gerichtete Endbereiche 49 und 51 auf, die sich durch entsprechend angeordnete Aussparungen erstrecken, um die jeweilige Platte fest an der parabelförmigen Kante 104 der Rippen zu halten.

Zusätzlich zu den Klammern 43 und 47 werden die inneren Flansche 39 vorzugsweise an der Mitte jeder Platte am Kanal 35 befestigt, um eine Wärmeausdehnung der Blechplatten in Längsrichtung zu ermöglichen. Wärmeausdehnungen der Platten in seitlicher Richtung werden durch die Flexibilität der Federklammern 47 ausgeglichen.

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Der obere Flansch 41 ist, wie gestrichelt in Figur 3 dargestellt, gegenüber seiner Endstellung etwas nach außen geneigt, und dadurch wird die Einstellung der richtigen Parabelform der Oberfläche unterstützt.

Einzelheiten einer bevorzugten Form eines oberen Lagers 18 sind in Figur 9 dargestellt, und dabei ist der rohrförmige Zapfen 40 im inneren Laufring 53 eines Kugellagers befestigt, während der äußere Laufring 55 dieses Lagers mit der dreiecksförmigen Endstütze 14 verbunden ist. Im inneren Laufring ist in üblicher Weise eine Ringnut zur Aufnahme von Kugeln vorgesehen, während der äußere Laufring 55 keine derartige Nut aufweist, so daß nur eine kleine ringförmige Innenfläche dieses Laufringes in Berührung mit den Kugeln 57 steht. Es hat sich gezeigt, daß ein derartiges Lager eine sehr geringe Reibung hat. Ein entsprechendes Lager kann auch ohne irgendeine Nut gefertigt werden, um die Reibung noch weitere zu verringern und ein Verkeilen zu vermeiden, wenn es zu Fehlausrichtungen kommt. Selbstverständlich können derartige Lager keine axialen Kräfte aufnehmen, wie dies erforderlich ist, wenn die Vorrichtung unter einem Winkel entsprechend der Darstellung in Figur 1 montiert wird. Der durch das Gewicht des Reflektortroges und seiner Halterung 8 ausgeübte Druck wird von einem dünnen Draht59 aufgenommen, der sich vollständig durch die Wärmeübertragungsröhre 6 erstreckt und mit dem unteren Ende der Halterung 8 in der in Figur 10 gezeigten Weise verbunden ist. Das obere Ende des Drahtes 59 führt aus

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dem Ende des Wärmeübertragungsrohres 6 heraus und ist mit der Endstütze 14 gekoppelt, wie dies in Figur 9 dargestellt ist. Das Ende des Rohres 6 ist mit einem Stück Kautschukrohr 61 verbunden, das seinerseits in Verbindung mit einem Rohr 63 aus einem Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten in Verbindung steht. Das Ende des Rohres 63 wird von einer stationären Fluidkupplung 6 5 aufgenommen, die in einer Vertiefung ausgebildet ist, in der sich eine Dichtung 67 befindet. Es hat sich gezeigt, daß die Rohre 61 und 63 zusammen mit der Dichtung 67 eine wirksame, drehbare Kupplung für das Wärmeübertragungsrohr 6 darstellen. Das Ende des Drahtes 59 erstreckt sich durch einen in der Kupplung 65 vorgesehenen Ansatz 69 und bildet in einer Aussparung 73 eine Schlaufe 71. Die Aussparung 73 ist mittels einer Gewindekappe 75 verschlossen, die auf einen Gewindebereich des Ansatzes 69 aufgeschraubt ist. Zwischen dem Ende des Ansatzes und dem Inneren der Kappe 75 ist eine Dichtung 77 angeordnet. Die Fluidkupplung 65 ist in einem im wesentlichen becherförmigen Halteelement 79 untergebracht und wird von ihm gehalten, und dieses Halteelement ist fest mit der dreiecksförmigen Endstütze 14 verbunden. Eine Einstellmutter auf dem Gewindebereich des Ansatzes 69 dient zur Einstellung der axialen Lage des Ansatzes 69 und damit des Drahtes 59 bezüglich des stationären Haltelementes 79. Zwischen der Mutter 81 und dem Ende des Halteelementes 79 befindet sich eine Scheibe 83.

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Das untere Lager 19 ist in Figur 10 gezeigt, und man erkennt, daß sich der rohrförmige Zapfen 42 vom Träger 34 in eine Aussparung in der dreiecksförmigen Endstütze 14 erstreckt. Das freie Ende des Zapfens 42 trägt einen mit einer Nut versehenen inneren Lagerring 85 zur Aufnahme der Kugeln 87, und diese Kugeln arbeiten mit einem äußeren Lagerring 89 zusammen, der mit der Endstütze 14 verbunden ist. Das Ende des Rohres 6 ist an ein kegelstumpfförmiges Halteteil 91 angeschlossen, das ein Speichenrad 93 mit einer Nabe 95 trägt, durch die sich das Ende des Drahtes erstreckt. Der Draht 59 hat eine Schlaufe 97 zur Verbindung mit der Außenfläche der Nabe 95. Auf diese Weise werden im wesentlichen alle axialen Kräfte am Lager 19 vom Draht 59 aufgenommen. Die Drehungen des Reflektortroges bewirken eine Verdrilling des Drahtes 59, jedoch ist der Verdrillwiderstand des Drahtes über seine Länge sehr klein. Zur Fluidkupplung gehören außerdem ein Trichterelement 99, das mit dem Halteteil 91 verbunden ist, und ein Kautschukrohr 101, das mit dem rohrförmigen Abschnitt des Trichterelementes in Verbindung steht. Das andere Ende des Kautschukrohres ist mit einem Rohr 103 aus Material mit geringem Reibungskoeffizienten gekoppelt, das in das Ende einer stationären Fluidkupplung 105 eingesetzt ist, die in einer Aussparung eine Dichtung 107 aufweist. Die Fluidkupplung 105 wird von einem becherförmigen Stützelement 109 gehalten, das sich von der dreiecksförmigen Endstütze 14 nach außen erstreckt.

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In der dargestellten Anordnung ist das Wärmeübertragungsrohr 6 mit dem Reflektortrog und der Halterung 8 drehbar. Es ist jedoch klar, daß das Wärmeübertragungsrohr 6 auch stationär gehalten werden könnte, da es sich entlang der Drehachse 4 erstreckt.

Um die Sonnenstrahlen mittels des Troges 2 auf das Wärmeübertragungsrohr 6 zu fokussieren, ist es erforderlich, den Trog der Sonne nachzuführen. Bei der beschriebenen Anordnung erfolgt lediglich eine Nachführung bezüglich des Azimutes, d.h. der Trog folgt der täglichen Bewegung der Sonne von ihrem Aufgang im Osten bis zum Untergang im Westen. Die Grundprinzipien, nach denen mittels der Erfindung die Nachführbewegungen erzeugt werden, ergeben sich am deutlichsten aus den Figuren 11 bis 13.

Figur 11 zeigt einen Schnitt durch den Reflektortrog 2, der in seinem Mittelbereich nicht eben ausgebildet zu sein braucht, und der eine Brennlinie 3 aufweist. Eine bekannte Eigenschaft von Parabeln besteht darin, daß sie alle auf den Trog auftreffenden und parallel zur Hauptebene 7 verlaufenden Strahlen 5 durch die Brennlinie 3 reflektieren. Wenn der Trog zum Sammeln von Sonnenenergie dient, wird entlang der Brennlinie eine Wärmeabsorptionseinrichtung angeordnet, und diese empfängt dadurch im wesentlichen die gesamte vom Trog 2 reflektierte Sonnenenergie. Figur 11 zeigt außerdem, daß die Form der Parabel in Formen geändert werden kann, wie sie bei

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2A und 2B strichpunktiert dargestellt sind, ohne daß die Energiesainineleigenschaft verlorengeht. Dadurch ergibt sich eine gewisse Flexibilität in der Lage des Troges bezüglich der Brennlinie 3.

Figur 12 zeigt den in zwei Abschnitte 2a und 2b geteilten Trog, wobei die Abschnitte im Abstand von D voneinander angeordnet sind. Jeder dieser Abschnitte hat seine eigene Brennlinie 3a bzw. 3b, die in einem Abstand von D voneinander entfernt sind. Dann kann ein einziges Wärmeabsorptionselement so angeordnet werden, daß die von den beiden Abschnitten 2a und 2b stammende Energie auf dieses Element fokussiert wird, beispielsweise mittels der ebenen Abschnitte 31a und 31b des in Figur 23 dargestellten Rohres

Die Parabel gemäß Figur 5 kann somit als zwei getrennte, parabelförmige Abschnitte angesehen werden, die auf der gleichen Parabelfläche liegen, so daß die Brennlinien der beiden Abschnitte in der wahren Brennlinie 3 des Troges zusammenfallen.

Figur 12 zeigt die Wirkung des unter Winkeln A° bezüglich der Hauptebenen 7a und 7b der Trogabschnitte auf diese auftreffenden Lichtstrahlen. Man erkennt, daß die ausgeprägten Brennlinien etwas defokussiert werden, und derartige defokussierte Linien werden im folgenden als Quasibrennlinien

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bezeichnet. Bei Abweichung des Winkels A nach links, wie dies in Figur 12 angedeutet ist, wandert die Quasibrennlinie 3'a etwas nach unten und innen bezüglich der wahren Stellung der Brennlinie 3a und die Quasibrennlinie 3'b bewegt sich etwas nach oben und außen. Entsprechend ergibt sich bei einem Abweichen des Winkels A nach rechts eine Bewegung der Quasibrennlinie 3a nach oben und außen und der Quasibrennlinie 3b nach unten und innen. Die beiden Abschnitte 2a und 2b können selbstverständlich als ein einziger Trog ausgebildet sein, der eine ebene Wandung hat, die die beiden Abschnitte 2a und 2b verbindet.

Figur 13 zeigt einen komplizierter aufgebauten Trog, der eine Anzahl einstückig ausgebildeter, parabelförmiger Segmente 2e bis 2j aufweist, die aneinander anschließen und Brennlinien 3a und 3b bilden.

Die Erfindung nutzt die Wanderung der Quasibrennlinien aus, um die Nachführbewegungen zu bewirken, indem die Quasibrennlinien über wärmeempfindliche Elemente wandern, so daß in Abhängigkeit von der Fehlausrichtung jeweils eines der wärmeempfindlichen Elemente mehr Wärme empfängt als das andere.

Die Anordnung zur Erzeugung der Nachführbewegungen des Reflektortroges wird nachfolgend insbesondere im Zusammenhang mit Figur 8 und den Figuren 14 bis 22 beschrieben.

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Diese Anordnung weist zwei durch Wärme dehnbare Metallstangen 44 und 46 auf, die mattschwarze Oberflächen haben, um eine gute Energieabsorption zu erreichen. Die Metallstangen verlaufen im wesentlichen parallel zueinander und ein Ende jeder Stange ist mittels einer Feder 48 mit dem Querträger 34 verbunden. Die Stangen sind vorzugsweise mit einem nicht dargestellten Block verbunden, mit dem die Feder 48 in Verbindung steht, und an den Stangen 44 und 46 ist eine Führung 111 vorgesehen, um die Stangen gegeneinander abzustützen, so daß Schwenkbewegungen oder Bewegungen zur Seite verhindert werden. Die Metallstangen 44 und 46 liegen in Ebenen, die parallel und in geringem Abstand von den Brennebenen 7a und 7b der Trogbereich 2a und 2b verlaufen. Wie Figur 8 zeigt, erstrecken sich die Stangen 44 und 46 im wesentlichen diagonal unter einem Winkel von 15 bezüglich der Brennlinien 3a und 3b, und ihre' oberen Abschnitte verlaufen vom Trog durch eine Öffnung 50, die im Querträger 36 vorgesehen ist. Die Metallstangen erstrecken sich durch Öffnungen im Kanal 35 und ragen bis unter den Trog 2. Sie verlaufen diagonal, um reflektierte Strahlung aufzunehmen, selbst wenn der Trog erheblich gegenüber dem Sonnenstand verstellt ist, so daß die Quasibrennlinien nahe der Trogoberfläche liegen. Das Paar von diagonal verlaufenden Metallstangen 44, 46 kann auch durch Anordnungen aus parallelen Streifen ersetzt werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen. Wie am deutlichsten in Figur zu erkennen ist, sind in den Enden der Stangen 44 und 46 Öffnungen 52 vorhanden, deren vordere Bereiche zugespitzte Kanten 54 haben, die in entsprechenden V-förmigen Nuten 56 und 58 einer

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Achse 60 (Figur 21) angeordnet sind. Die Achse 60 erstreckt sich zwischen einem Paar Seitenwänden eines Körpers 62, der eine rechteckförmige Mittelöffnung 64 aufweist und in dessen oberem und unterem Ende V-förmige Nuten 66 ausgebildet sind, die Messerkanten 68 aufnehmen, die von einer mit dem senkrechten Querträger 36 verbundenen Befestigungsplatte 70 ausgehen. Der Körper 62 wird mittels Federkräften von der Zugfeder 48, die über die Stangen 44 und 46 übertragen werden, in Eingriff mit den Messerkanten 68 gehalten. Somit ist der Körper 62 um eine Achse 72 drehbar, die sich durch die Spitzen der Messerkanten 68 erstreckt und senkrecht zur Achse 4 des Troges oder gegebenenfalls zur Längserstreckung der Metallstangen 44 und 46 verläuft.

Der Körper 62 hat einen Arm 74, der sich in zwei Arme 78 teilt, die als Befestigungspunkte für einen Draht 80 dienen. Der Draht 80 ist um eine mit der Endstütze 14 verbundene und sich von ihr nach innen erstreckende Trommel 82 (Figur 18) gewickelt und über ein Paar Rollen 84 geführt, die auf vom Träger 38 ausgehenden Armen 86 befestigt sind und dazu dienen, den zur Trommel 82 führenden und den von der Trommel 82 wegführenden Abschnitt des Drahtes 80 in tangentieller Lage bezüglich der Trommel 82 zu halten.

Im Betrieb bewirken differentielle Wärmedehnungen der Metallstangen 44 und 46 infolge Fehlausrichtungen des Troges bezüglich der Sonne eine Drehung des Körpers 62 um die Achse 72

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und damit eine Drehung des Armes 74. Dadurch ergibt sich eine Bewegung des Drahtes 80 bezüglich der Trommel 82, und die Drehung des Armes 74 wickelt einen Teil des Drahtes 80 auf die Trommel und einen entsprechenden Teil von der Trommel ab, was mit einer Drehung der Halterung 8 des Troges um die Achse 4 verbunden ist.

In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Draht 80 durch eine gekrümmte Zahnstange ersetzt werden, die mit einem Zahnrad kämmt, das die Trommel 82 ersetzt. Eine derartige Zahnradanordnung arbeitet in entsprechender Weise wie die dargestellte Draht-Trommel-Anordnung. In einer weiteren Abwandlung können die Halterung 8 des Troges und die zugehörigen Bauelemente derart gewichtsmäßig ausbalanciert sein, daß der Schwerpunkt der drehbaren Anordnung mit der Achse 4 des Troges zusammenfällt oder zumindest nahe dieser Achse liegt. In einer solchen Anordnung ist der Körper 62 mit symmetrisch verteilten Gewichten verbunden, die bei Drehung des Körpers 62 um seine Mittelstellung verschoben werden und dadurch den Gesamtschwerpunkt der drehbaren Anordnung ändern. Die nicht mehr ausbalancierte Anordnung dreht sich dann in entsprechender Richtung, um die Brennebene des Troges wieder bezüglich der Sonne auszurichten. In einer Ausführung einer derartigen Anordnung können die Gewichte sich in Stellungen befinden, die im wesentlichen den Stellungen der nach unten gerichteten Arme 78 entsprechen, jedoch innen über dem Trog 2 angeordnet sein.

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Die Metallstangen 44 und 46 befinden sich im allgemeinen unter dem Träger 20, und wenn der Trog von der Sonne beschienen wird, deckt der Träger 20 die Metallstangen gegenüber der direkten Sonneneinstrahlung ab. Somit empfangen die Metallstangen 44 und 46 bei Ausrichtung des Troges auf die Sonne keine vom Trog reflektierte Sonnenenergie außer in dem Bereich, in dem die Metallstangen die Brennlinien 3a und 3b des Troges schneiden. In diesem Schnittbereich der Metallstangen mit den Brennlinien empfangen die Metallstangen im allgemeinen gleiche Mengen an Sonnenenergie, und jede sich dadurch ergebende Wärmedehnung der Metallstangen ist daher für die beiden Stangen gleich und erzeugt keine Drehung des Körpers 62. Ein Durchhang der Metallstangen wird durch die Feder 48 ausgeglichen, die die Einflüsse infolge Änderungen der Umgebungstemperatur kompensiert.

Wenn die Brennebenen 7a und 7b des Troges nicht auf die Sonne ausgerichtet sind, werden die Brennlinien 3a und 3b Quasibrennlinien, von denen sich die eine bezüglich der wahren Brennlinie seitlich und nach unten und die andere in im wesentlichen entgegengesetzter Richtung bewegt, also nach oben und seitlich, wie dies in Figur 12 dargestellt ist. Man erkennt, daß bei einer Abweichung von A° zwischen den Sonnenstrahlen 90 und der Brennebene 7b die reflektierten Strahlen 91 eine Quasibrennlinie 3b bilden, die auf die Metallstange 46 trifft und eine Dehnung hervorruft. Die andere Quasibrennlinie 3a befindet sich, ausgenommen der Bereich, der oberhalb der Achse liegt, oberhalb der Metallstange 44. Dieser Bereich der Metall-

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stange 44 und der Metallstange 46 ist jedoch von einem U-förmigen Reflexionstunnel 92, der über den Metallstangen 44 und 46 befestigt ist, gegen reflektierte Strahlung abgeschirmt. Durch die Dehnung der Metallstange 46 wird der Körper 62 im Gegenuhrzeigersinn (Figur 18) verschwenkt, wodurch die Halterung 8 des Troges infolge Verbindung des Drahtes 80 und der Trommel 82 sich im Uhrzeigersinn (Figur 15) dreht. Die Drehung der Halterung des Troges im Uhrzeigersinn wird soweit fortgesetzt, bis die Brennebenen 7a und 7b parallel zu den einfallenden Lichtstrahlen 90 verlaufen, so daß beide Stangen 44 und 46 die gleiche Strahlung empfangen. Wenn die Drehbewegung endet, ist die Brennebene im wesentlichen genau auf die Sonne ausgerichtet, wie dies in Figur 16 gezeigt ist. Um einen stabilen Zustand herbeizuführen, ist es erforderlich, daß die Stange 46 mehr Strahlung empfängt als die Stange 44, so daß der Trog geringfügig im Gegenuhrzeigersinn fehlgerichtet ist, es sei denn, daß die Ebene des Troges vertikal verläuft. In diesem Fall empfangen die Stangen die gleiche Strahlungsmenge und befinden sich auf gleicher Temperatur. Ganz allgemein kann festgestellt werden, daß sich die Größe der Temperaturdifferenz der Stangen aus Stabilitätsgründen linear von der vertikalen Stellung mit der Winkelausrichtung des Troges vergrößert. Die Forderung nach zunehmender Temperaturdifferenz bei zunehmender Abweichung der Troglage von der Vertikalen kann durch Gewichte ausgeglichen werden, die eine Drehung des Troges aus seiner vertikalen Stellung bewirken. Ein ähnlicher Effekt tritt ein, wenn die Sonnenstrahlen 94 um einen Winkel A versetzt sind, wie dies in

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Figur 17 gezeigt ist. In diesem Fall wird die innere Quasibrennlinie 3a auf die Stange 44 gerichtet, und die Stange 46 empfängt keine reflektierte Strahlung. Durch die Erwärmung der Stange 44 wird der Körper 62 im Uhrzeigersinn (Figur 18) gedreht, wodurch die Halterung 8 des Troges im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird (Figur 17), um die Brennebenen 7a und 7b genau bezüglich der Sonnenstrahlen auszurichten.

Zwischen den Stangen 44 und 46 ist eine Reflexionsblende 113 angeordnet, um zu verhindern, daß unerwünschte Strahlung von der gegenüberliegenden Seite des Troges auf die Stangen fällt, was der differentiellen Erwärmung der Stangen entgegenwirken würde. Die Blende ist von Klammern 115 gehalten, die auf den Stangen 44 und 46 angeordnet sind (Figur 22).

Man erkennt, daß die beschriebene Nachführanordnung Nachführbewegungen des Troges hervorrufen kann, ohne daß von außen Energie zugeführt wird. Vielmehr arbeitet die Anordnung allein mit der empfangenen Sonnenenergie.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Stangen 44 und 46 im wesentlichen in dem Bereich des Schnittes mit den Brennlinien 3a und 3b des Troges Schlitze 96 und 98 auf. Durch diese Schlitze wird die zur Feinabstimmung des Troges bei genauer oder nahezu genauer Ausrichtung auf die Sonne zur Verfugung stehende Strahlungsmenge verdoppelt. Wie Figur 16 zeigt,

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verlaufen die Sonnenstrahlen 100 parallel zu den Brennebenen 7a und 7b des Troges, und die reflektierten Strahlen treffen gerade auf die unteren Bereiche der Stangen 44 und 46 nahe der Schlitze 96 und 98. Wenn jedoch die Sonnenstrahlen um einen Winkel A° (Figur 15) abweichen, trifft die Quasibrennlinie 3a auch auf die Stange 46, und Strahlen vom parabelförmigen Bereich 2a treten durch den Schlitz 9 6 hindurch und treffen auf die Stange 46 auf. Die Quasibrennlinie 3b trifft wie zuvor auf die Stange 46 auf, und somit erhöht sich durch das Vorhandensein der Schlitze die der Stange 46 zur Erzeugung der erforderlichen Korrekturbewegung zugeführte Wärmemenge. Figur 17 zeigt eine ähnliche Wirkung bei einer Abweichung um einen Winkel von -A°. Das Rohr 6 ist nahe den Schlitzen abgeflacht und nach unten gebogen, um nicht das durch den Schlitz einer Stange hindurch auf die andere Stange fallende Licht zu unterbrechen (Figur 8). Das Gehäuse 92 weist eine Reflexionsplatte 117 auf, die Reflexion von Licht, das durch den Schlitz der einen Stange hindurchgetreten ist, auf die andere Stange unterstützt. Unerwünschte reflektierte Strahlung wird von der Reflexionsblende 119 abgeschirmt, die die oberen Flächen der Stangen im Bereich der Schlitze abdeckt (Figur 14).

Die bevorzugte Form der Schlitze ergibt sich aus den Figuren 8 und 14. Der Schlitz verläuft parallel zur Achse 4 und ist durch Entfernen von Materialbereichen aus der Stange gebildet, die dann nach außen gebogen wurde, um einen seitlich vorstehenden

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Bereich 44a bzw. 46a oberhalb des jeweiligen Schlitzes zu bilden.

Der Trog wird derart ausbalanciert, daß er bei Fehlen von direkter Sonnenstrahlung in eine Stellung zurückkehrt, in der die Brennebenen vertikal verlaufen. Dadurch befindet sich der Trog 2 nachts oder dann, wenn die Sonne durch Wolken vollständig verdeckt ist, in der Mittagsstellung, die bezüglich der tatsächlichen Ausrichtung der Sonne stark abweichen kann. Wenn beispielsweise morgens die Sonne aufgeht, beträgt die Abweichung etwa 90 , und auf den reflektierenden Teil des Troges können keine Lichtstrahlen auftreffen, um die Nachführbewegung einzuleiten. Diese Schwierigkeiten können dadurch vermieden werden, daß die oberen Kanten des Troges unterhalb der Höhe der Brennlinien 3a und 3b liegen, so daß die Sonnenstrahlen oberhalb der Oberkanten des Troges und unterhalb der Brennlinien 3a und 3b direkt auf eine der Stangen 44, 46 auftreffen. Wenn eine dieser Stangen erwärmt ist, bewirkt sie zumindest eine gewisse Drehung des Troges, so daß dann sein reflektierender Innenbereich wirksam werden kann. Wenn sich der Trog zur genauen Ausrichtung dreht, bewegen sich die Quasibrennlinien 3b und 3a in Abhängigkeit von der Richtung der Fehlausrichtung allmählich auf der Stange 46 und 44 nach oben, bis der Schlitz 98 oder 96 erreicht ist, worauf dann die genaue Nachführung solange fortgesetzt wird, bis direkte Sonnenstrahlungen empfangen wird. Eine gleiche Wirkung wird in dem dargestellten Ausfüh-

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rungsbeispiel durch die unteren Bereiche der Stangen 44 und 46 erreicht, die sich bis unter den Trog 2 erstrecken.

Versuche mit einem Prototyp der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben gezeigt, daß ein Drehmoment von etwa 650 gern oder eine Temperaturdifferenz von etwa 8,5 C zwischen den Stangen 44 und 46 erforderlich ist, um den Trog aus seiner Ruhelage um etwa 90° zu drehen, so daß die Brennebenen 7a und 7b nach Westen oder Osten gerichtet sind. Befindet sich die Sonne in oder nahe ihren extremen Stellungen, hat sie die geringste Wirkung, jedoch ist dann das maximale Drehmoment erforderlich. Die dadurch möglicherweise entstehenden Schwierigkeiten lassen sich beseitigen, indem der Trog mittels exzentrischer Gewichte oder Federn belastet wird, die die Bewegung des Troges in seine extremen Stellungen unterstützen. Hierzu kann ein Gewicht auf dem Träger 20 angeordnet werden, der entsprechend der Ost- oder der West-Stellung ein nach unten gerichtetes Drehmoment von eben weniger als 650 gern, also als das Drehmoment hervorruft, das zur Erzielung einer Drehung um 90° erforderlich ist. Mit dieser Abwandlung der Vorrichtung ergeben sich keine Schwierigkeiten beim Nachführen, selbst wenn die empfangenen Sonnenstrahlen sehr schwach sind, da die erforderliche Temperaturdifferenz zwischen den Stangen 44 und 46 erheblich verringert wird.

Auf dem Wärmeübertragungsrohr können zwei Reihen von nicht dargestellten fotoelektrischen Wandlerelementen befestigt sein,

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die so angeordnet sind, daß die Wärmeenergie vom Trog 2 auf sie fokussiert wird, und ein Überhitzen der fotoelektrischen Elemente wird dadurch vermieden, daß sie sich in enger Berührung mit dem Wärmeübertragungsrohr 6 befinden, das als Kühleinrichtung für die Elemente dient. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß sie einen gewissen Anteil an elektrischer Energie erzeugt und die zum Kühlen der Elemente abgeleitete Wärme auf das Wärmeübertragungsfluid im Rohr 6 übertragen und dadurch auf übliche Weise ausgenutzt wird.

In einer Abwandlung der Erfindung kann der Trog eine Reihe von Dombereichen aufweisen, die einige Abschnitte des Rohres 6 intensiver erwärmen. Eine solche Anordnung ist erwünscht, um eine Nachführung sowohl für die Höhe als auch für die Azimuth zu erreichen. Eine Nachführung in.der Höhe kann jedoch auch mittels einer Uhr oder von Hand erfolgen, da die täglich erforderlichen Nachstellungen klein sind.

Unter dem Trog 2 können ein oder mehrere Sonnenabsorber in Form von schwarzen Platten befestigt sein, die in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Troges 2 bezüglich des Gehäuses unterschiedliche Mengen Sonnenenergie empfangen. Ferner nehmen diese Absorber diffuse Sonnenstrahlung auf, die vom Trog 2 im wesentlichen nicht ausgenutzt wird. Um das Verhalten der Absorber zu verbessern, kann ein Paar reflektierender Platten vorgesehen sein, die Licht auf die Absorber reflek-

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tieren. Diese reflektierenden Platten können in ihrer Lage fest montiert sein und sind dann vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 45 bezüglich der Brennebene 7 durch den Trog 2 ausgerichtet. Vorzugsweise sind jedoch die reflektierenden Platten mit dem Trog 2 gekoppelt, um sich mit ihm zu drehen und dadurch mehr Licht auf die Absorber zu reflektieren. Ein optimales Betriebsverhalten ergibt sich, wenn die Drehung der reflektierenden Platten etwa die Hälfte der Drehung des Troges 2 beträgt, was ohne weiteres durch den Einsatz eines Kettenrades oder einer Riemenscheibe erreicht werden kann, die auf der den Trog 2 tragenden Welle angeordnet ist und über Ketten oder Riemen mit Kettenrädern oder Riemenscheiben unterschiedlicher Durchmesser gekoppelt ist. Durch eine derartige Anordnung erhält man eine Drehung im gewünschten Richtungssinn und mit der gewünschten Drehrate bezüglich des Troges 2.

Die vorstehend beschriebene Anordnung läßt sich sehr vorteilhaft in Zusammenhang mit einem Heißwassersystem einsetzen. Dazu wird dem Wärmeübertragungsrohr 6 Wasser zugeführt und als heißes Wasser in den oberen Teil eines Heißwasserbehälters geleitet, während die Absorber benutzt werden, um verhältnismäßig warmes Wasser aus dem unteren Teil des gleichen Vorratsbehälters abzuziehen und zurückzuführen. Zum Verbrauch wird heißes Wasser aus dem oberen Teil des Vorratsbehälters entnommen, wo das Wasser die höchste Temperatur hat, und das

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verbrauchte Wasser wird im unteren Teil des Vorratsbehälters durch kaltes Wasser ersetzt.

Figur 24 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragungsrohres 6. Dieses Rohr hat eine innere Röhre 150 mit abgeflachten Bereichen 31a und 31b, wie sie auch in Figur 3 dargestellt sind. Die Röhre 150 besteht aus elektrisch nicht leitfähigem Material, etwa Glas oder auch einem mit Isoliermaterial, wie beispielsweise mit Emaille beschichtetem Metall. Auf den ebenen Bereichen 31a und 31b sind thermoelektrische Elemente 151 und 152 befestigt, und diese thermoelektrischen Elemente sowie die Röhre 150 befinden sich in einer äußeren Röhre 153 aus transparentem Material, wie beispielsweise Glas, wobei Spalte zwischen den Röhren 150 und 153 mit einem transparenten Kunststoff gefüllt sind. Bei dieser Anordnung sind die thermoelektrischen Elemente 151 und 152 elektrisch von der inneren Röhre 150 isoliert, und die äußere Röhre 153 dient zum Schutz der Oberflächen der thermoelektrischen Elemente. Selbst wenn die Sonnenstrahlen auf die thermoelektrischen Elemente 151 und 152 konzentriert werden, ergibt sich keine Überhitzung, da die Elemente durch das durch die innere Röhre 150 fließende Wärmeübertragungsfluid gekühlt werden.

Figur 27 zeigt schematisch eine Anordnung zur Unterbrechung der Nachführbewegung, um ein Überhitzen der Vorrichtung zu vermeiden, falls der Fluidstrom durch das Wärmeübertragungsrohr 6 unterbrochen wird. Hierzu wird im wesentlichen so vorgegangen,

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daß die Nächführeinrichtungen deaktiviert werden, wenn auf dem Wärmeübertragungsrohr 6 eine zu hohe Temperatur festgestellt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf dem Rohr 6 ein Bimetallelement 154 befestigt, und zwar befindet es sich unmittelbar unter dem Arm 74 der Antriebseinrichtung. Der Arm 74 hat ein verriegelbares Element 156, das beim Überhitzen des Rohres 6 vom Bimetallelement 154 überlaufen wird, um so die Antriebseinrichtung abzukoppeln. Ist das Gelenk 156 des Arms 174 überlaufen worden, so hängt der Arm durch, und der Trog dreht sich in seine neutrale Stellung zurück, ohne der Bewegung der Sonne weiterhin zu folgen. Eine entsprechende Wirkung kann dadurch erreicht werden, daß man bei höheren Temperaturen eine Drehung der Trommel 40 bewirkt, etwa dadurch, daß man die Trommel auf einem schmelzbaren Material, beispielsweise Lot, befestigt. In der Anordnung gemäß Figuren 1 bis 26 wird das gleiche Ergebnis durch eine besonders große Wärmedehnung des Drahtes 59 erreicht, durch die die Halterung 8 des Troges an ihren festen Bauelementen ruht, so daß eine weitere Drehung verhindert wird.

Figuren 25 und 26 zeigen eine abgewandelte mechanische Ausgestaltung, durch die der Einsatz des Querträgers 34 vermieden wird, der im praktischen Aufbau erhebliche Abmessungen haben muß, um die Zugkräfte der Stangen 44 und 46 aufnehmen

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zu können. In der Abwandlung ist ein Rohr 158 mit rechteckförmigem Querschnitt mittels eines Zapfens 160 schwenkbar oberhalb des Trägers 20 befestigt, und zwischen den Innenflächen des' Rohres 158 und dem Träger 20 befinden sich Scheiben 162 (Figur 26). Von den Enden Rohres 158 erstrecken sich Arme 164 und 165 nach außen, und die Stangen 44 und 46 sind mit dem freien Ende des unteren Arms 164 über die Feder 48 verbunden. Den verhältnismäßig großen Zugkräften, die in den Stangen 44 und 46 erzeugt werden, wirken die Zugstangen 166, 167, 168 entgegen, die zwischen dem Arm 164 und dem Rohr 158, zwischen dem Arm 165 und dem Rohr 158 und zwischen dem Arm 165 und dem Querträger 136 wirksam sind. Änderungen in der wirksamen Länge des Stangenpaares 44, 46 werden durch Schwenkung des Rohres 158 um den Zapfen 160 ausgeglichen. Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die einzigen unter Druck stehenden Bauelemente die Arme 164 und 165 sind, und diese sind keinen wesentlichen Biegebewegungen unterworfen, so daß sie unter Berücksichtigung der Größe der von den Stangen 44 und 46 erzeugten Kräfte verhältnismäßig leicht aufgebaut sein können. Vorzugsweise wird der Zapfen 160 im gemeinsamen Schwerpunkt vom Rohr 158, Armen 164, 165 und Zugstangen 166, 167 angeordnet, so daß die Drehungen des Rohres 158 die Gesamtbalance der Vorrichtung nicht beeinträchtigen. Diese Balance wird auch dann nicht wesentlich gestört, wenn die senkrechten Linien von den Enden der Zugstange 168 und den Stangen 44, 46 durch den Zapfen 160 verlaufen.

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Die Endstützen 14 können durch Rahmenelemente ersetzt werden, die als Stützen für die Glasplatten des Gehäuses 12 dienen. Das obere Rahmenelement ist vorzugsweise pyramidenförmig aufgebaut, und an seiner Spitze ist das Ende des Drahtes 59 befestigt. Dieser Aufbau ist besonders leicht und widerstandsfähig. Die Belastung an der Spitze des pyramidenförmigen Rahmenelementes durch den Draht 59 ist nach innen gerichtet und versucht, das Rahmenelement vom Basisteil nach innen zu drehen. Eine derartige Drehung nach innen kann durch ein Paar leichter Zugelemente verhindert werden, die zwischen Basisteil des Rahmenelementes und der Außenseite des anderen Rahmenelementes wirken.

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Claims

Ansprüche

Nachführeinrichtung, insbesondere für einen Sonnenkollektor mit einer Fokussiereinrichtung, gekennzeichnet durch eine Halterung (8, 10) zur bewegbaren Befestigung der Fokussiereinrichtung, durch einen Antrieb mit durch Wärme dehnbaren Elementen (44, 46), die mit der Fokussiereinrichtung bewegbar sind und die derart bezüglich dieser angeordnet sind, daß sie unterschiedliche Strahlungsmengen von der Fokussiereinrichtung erhalten und sich daher unterschiedlich ausdehnen, wenn die Fokussiereinrichtung bezüglich der Sonne fehlausgerichtet ist, wobei der Antrieb durch die unterschiedliche Ausdehnung der durch Wärme dehnbaren Elemente betätigbar ist, um die Fokussiereinrichtung in Richtung auf eine Ausrichtung bezüglich

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der Sonne zu bewegen.
2. Nachführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiereinrichtung einen parabelförmigen Reflektortrog (2) aufweist.
3. Nachführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiereinrichtung einen ersten und einen zweiten parabelförmigen Bereich (2a, 2b) mit einer ersten und einer zweiten Brennlinie (3a, 3b) und mit einer ersten und einer zweiten Brennebene (7a, 7b) aufweist, wobei die erste bzw. die zweite Brennebene die erste bzw. die zweite Brennlinie und im Querschnitt die Achse des ersten bzw. des zweiten parabelförmigen Bereiches enthält.
4. Nachführeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennebenen jeweils von einer mittigen Nachführebene (7) um einen Abstand (D)entfernt sind und parallel zu dieser verlaufen und daß die Halterung für die Fokussiereinrichtung um eine Achse (4) drehbar ist, die parallel zu und in gleichem Abstand zwischen der ersten und zweiten Brennlinie verläuft.
5. Nachführeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Wärme dehnbaren Elemente aus

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mindestens zwei Metallstangen (44, 46) bestehen, die im allgemeinen in der ersten und zweiten Brennebene liegen und sich diagonal bezüglich der ersten und zweiten Brennlinie erstrecken.
6. Nachführeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallstange (44) in der ersten Brennebene (7a) und die zweite Metallstange (46) in der zweiten Brennebene (7b) liegt, daß die Halterung einen Rahmen (10) und eine Stützeinrichtung (8) für die parabelförmigen Bereiche aufweist, wobei die Stützeinrichtung um die Drehachse (4) drehbar im Rahmen befestigt ist, und daß die Metallstangen zwischen der Stützeinrichtung und dem Rahmen gekoppelt sind, so daß unterschiedliche Wärmedehnungen eine Drehung der Stützeinrichtung bezüglich des Rahmens bewirken.
7. Nachführeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung bei Fehlen von Temperaturdifferenzen in den Metallstangen in ihre Ruhelage zurückkehrt und daß Winkelverstellungen der Stützeinrichtung durch Aufrechterhaltung von Temperaturdifferenzen zwischen der ersten und der zweiten Metallstange aufrechterhalten werden.
8. Nachführeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Metallstange von der Stützeinrichtung gehalten sind und daß ein Ende jeder Metallstange federnd mit dieser verbunden ist.

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9. Nachführeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen Körper (62) aufweist, der um eine zweite Achse (72) drehbar auf der Stützeinrichtung befestigt ist, wobei die zweite Achse die Metallstangen schneidet und senkrecht zu ihnen verläuft, und daß das andere Ende jeder Metallstange an gegenüberliegenden Seiten der zweiten Achse mit dem Körper (62) gekoppelt ist, so daß eine Dehnung einer der beiden Metallstangen eine Drehung des Körpers um die zweite Achse (72) bewirkt.
10. Nachführeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine vom Rahmen gehaltene Trommel (82), einen vom Körper (62) ausgehenden Arm (74) und eine flexible Leine bzw. einen flexiblen Draht (80) aufweist, der sich vom Arm um die Trommel erstreckt, so daß eine Drehung des Körpers um die zweite Achse eine Relativbewegung zwischen Leine bzw. Draht und Trommel und damit eine Drehung der Halteeinrichtung bezüglich des Rahmens bewirkt.
11. Nachführeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm T-förmig ist und einen Schenkel, der sich parallel zur Drehachse erstreckt, und einen dazu senkrecht verlaufenden Querschenkel (78) aufweist und daß die Enden der Leine bzw. des Drahtes mit den. Enden des Querschenkels verbunden sind und die Leine bzw. der Draht in zumindest einer Windung um die Trommel gelegt ist.

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12. Nachführeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt von Stützeinrichtung und Fokussiereinrichtung auf oder nahe der Drehachse liegt und daß der Körper mit einem Gewicht verbunden ist, das bei Drehung des Körpers infolge Dehnung einer der Metallstangen zu einem Abweichen der Stützeinrichtung und der Fokussiereinrichtung aus dem ausbalancierten Zustand und damit zu einer Drehung um die Drehachse infolge Schwerkraft führt.
13. Nachführeinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Metallstangen über die erste und die zweite Brennlinie der parabelförmigen Bereiche erstrecken und daß Teile der Metallstangen oberhalb der Brennlinien gegen Wärmeeinfluß abgeschirmt sind.
14. Nachführeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Metalistange einen ersten bzw. einen zweiten Schlitz (96,98) aufweisen, der nahe der ersten bzw. der zweiten Brennlinie angeordnet ist und parallel zu dieser verläuft, so daß bei Ausrichtung der Nachführebene etwa auf die Sonne Sonnenenergie vom ersten parabelförmigen Bereich auf die erste Stange reflektiert wird und vom zweiten parabelförmigen Bereich reflektierte Sonnenenergie durch den Schlitz in der zweiten Metallstange hindurchtritt und auf die erste Metallstange* trifft.

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15. Sonnenkollektor mit einer Nachführeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Energiesammler (6) zum Empfang von reflektierter Energie in der ersten und zweiten Brennlinie angeordnet ist.
16. Sonnenkollektor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiesammler aus einem Rohr (6) besteht, durch das ein Wärmeübertragungsfluid geleitet wird.
17. Sonnenkollektor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6) stationär bezüglich der Fokussiereinrichtung gehalten ist.
18. Sonnenkollektor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rohr photoelektrische Elemente (151, 152) befestigt sind.
19. Sonnenkollektor mit einer Nachführeinrichtung zum Fokussieren von Sonnenenergie auf eine Energiesammeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführeinrichtung in einem im wesentlichen transparenten Gehäuse (12) angeordnet ist.
20. Sonnenkollektor nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch einen plattenförmigen Absorber zur Absorption von Sonnenenergie, der unter der Nachführeinrichtung und im Gehäuse angeordnet ist.

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21. Sonnenkollektor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiesammeleinrichtung aus einem Rohr zum Durchfluß von Wärmeübertragungsfluid besteht und daß der Absorber mit dem Rohr gekoppelt ist und zur Vorerwärmung des Wärmeübertragungsfluides dient.
22. Sonnenkollektor nach Anspruch 20 oder 21, gekennzeichnet durch Reflektoren zur Reflektion von Sonnenenergie auf den Absorber.
23. Sonnenkollektor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren im Gehäuse angeordnet sind.
24. Sonnenkollektor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren mit der Nachführeinrichtung gekoppelt und durch diese bewegbar sind.
25. Sonnenkollektor nach Anspruch 24 mit einer Nachführeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 10, 11 oder 13 bis 18, gekennzeichnet durch zwei um parallel zur ersten Achse verlaufende Achsen drehbare Reflektoren.
26. Sonnenkollektor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren im gleichen Sinne, doch mit etwa der halben Drehrate, drehbar sind wie der Reflektortrog.

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27. Parabelförmiger Reflektortrog, gekennzeichnet durch eine Anzahl Formrippen (102) mit jeweils einer konkaven, parabelförmigen Kante (104), deren parabelförmige Kanten mittels die Formrippen verbindender Elemente in einer parabelförmigen Fläche gehalten sind, durch eine Bahn aus elastischem Material (2) und durch Befestigungseinrichtungen (47) zur Befestigung der Bahn, so daß eine Bahnfläche in Eingriff mit den parabelförmigen Kanten der Formrippen gedrückt ist.
28. Sonnenkollektor, gekennzeichnet durch eine Fokussiereinrichtung (2) und eine mit dieser gekoppelte Nachführeinrichtung (44, 46, 80, 82) zur Nachführung der Fokussiereinrichtung bezüglich der Sonnenbewegung sowie durch eine Energiesainmeleinrichtung (6), die im Brennbereich der Fokussiereinrichtung angeordnet ist und eine Leitung zum Durchfluß von Wärmeübertragungsfluid sowie auf dieser in Wärmeübertragungsberührung mit ihr befestigte photoelektrische Elemente (151, 152) aufweist.
29. Nachführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung Lager (18, 19) zur um die Achse (4) drehbaren Halterung der Fokussiereinrichtung an gegenüberliegenden Enden aufweist, daß die Fokussiereinrichtung bezüglich der Lager axial bewegbar ist und daß zwischen der Fokussiereinrichtung und der Befestigungseinrichtung eine Spanneinrichtung (59) zur Begrenzung der Axialbewegung bezüglich der Befestigungseinrichtung in zumindest einer Richtung vorgesehen ist.

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30. Nachführeinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung ein mit seiner Längserstreckung zumindest nahe der Achse verlaufendes, sich zwischen gegenüberliegenden Enden der Fokussiereinrichtung benachbart zum Lager erstreckendes längliches Element (59) aufweist, das mit einem Ende gegen Bewegung in der Längsrichtung bezüglich der Befestigungseinrichtung und mit dem anderen Ende gegen Bewegung in der Längsrichtung bezüglich der Pokussiereinrichtung festgelegt ist, so daß bei nicht-horizontaler Ausrichtung der Achse der Befestigungseinrichtung und obenliegendem einen Ende des länglichen Elementes der Abwärtsbewegung der Fokussiereinrichtung infolge Schwerkraft entlang der Achse durch das längliche Element entgegengewirkt wird.
31. Nachführeinrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Element ein Draht ist.
32. Nachführeinrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung ein Paar im Abstand voneinander liegende, senkrecht angeordnete Stützabschnitte (14) zur Aufnahme der Lager aufweist, daß koaxial bezüglich der Achse ein Rohr (6) zum Durchfluß von zu erwärmendem Fluid angeordnet ist, das sich mit beiden Enden durch die hohlen Lager erstreckt, daß ein Mittelabschnitt des Rohres mit der Fokussiereinrichtung drehbar ist und die Endbereiche an dem jeweiligen Stützabschnitt der Befestigungseinrichtung befestigt und mit

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dem Mittelbereich über strömungsdichte Kupplungen verbunden sind, und daß der Draht (59) sich durch den Mittelbereich des Rohres und dann durch einen seiner Endbereiche erstreckt, wobei dieses Ende des Drahtes gegen Längsbewegung an einem Stützabschnitt (14) befestigt ist, während das andere Ende des Drahtes zu einem Kupplungselement (69) im Mittelbereich des Rohres verläuft und gegen Bewegung in Längsrichtung befestigt ist.
33. Nachführeinrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (18, 19) Kugellager mit einem äußeren Laufring (55, 89), der von dem jeweiligen Stützabschnitt (14) der Befestigungseinrichtung gehalten ist, und einem inneren Laufring (53, 85) sind, der von der Fokussierexnrichtung gehalten ist, daß die Kugeln (57, 87) jedes Kugellagers gegen Bewegung in Längsrichtung bezüglich eines Laufringes des Lagers gehalten sind, während der andere Laufring eine ebene, parallel zur Lagerachse verlaufende Ringfläche aufweist, auf der die Kugeln in axialer Richtung des Lagers bewegbar sind.
34. Nachführeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstangen mit ihren anderen Enden über eine elastische Verbindung (48) mit der Befestigungseinrichtung verbunden sind, durch welche die Metallstangen unter Zugspannung gehalten werden.

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35. Nachführeinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstangen einen flachen Querschnitt haben, dessen Querschnittsabmessung parallel zur Nachführebene größer ist, daß die Metallstangen nebeneinander an jeweils einer Seite der Nachführebene liegen und daß die anderen Enden der Metallstangen Lagereinrichtungen (111) zur Verhinderung von Bewegungen quer zur Nachführebene und zur Verhinderung von Drehbewegungen der Metallstangen um ihre Längsachsen aufweisen.
36. Nachführeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstangen (44, 46) einen flachen Querschnitt aufweisen, dessen Abmessung parallel zur Nachführebene (7) größer ist, daß die Metallstangen nebeneinander angeordnet sind und daß der Schlitz (96, 98) jeder Metallstange im Abstand von, aber benachbart zu gegenüberliegenden Seitenkanten der Metallstangen und unter einem Winkel zu diesen Seitenkanten angeordnet ist und sich von einer Hauptfläche der Metallstange zur anderen erstreckt.
37. Nachführeinrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (44a, 46a) der Metallstangen oberhalb der Schlitze weiter entfernt von der Nachführebene sind als die unterhalb dieser liegenden Bereiche.
38. Nachführeinrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abschirmung der Metallstangen oberhalb der

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Brennlinien ein Gehäuse (92) vorgesehen ist, das eine Reflektorplatte (117) zum Reflektieren von durch den Schlitz in einer Metallstange hindurchgetretenem Licht auf die andere Metallstange aufweist.
39. Nachführeinrichtung nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Kanten der Metallstangen im Bereich der Schlitze durch entsprechende Reflektorelemente (119) zum Reflektieren von Strahlung abgeschirmt sind.
40. Nachführeinrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Metallstangen und unterhalb des Reflektortroges eine Reflektorblende (113) zur Verringerung des Auftreffens von Strahlung von gegenüberliegenden Seiten des Reflektortroges auf die Metallstangen vorgesehen ist.
41. Nachführeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektortrog eine Anzahl von in Längsrichtung des Reflektortroges im Abstand voneinander angeordnete, sich quer zur Längsrichtung erstreckende Rippen (102) aufweist, die konkave, parabelförmige Kanten (104) haben, die in Längsrichtung des Reflektortroges miteinander fluchten, und daß auf den Rippen parabelförmige Abschnitte von elastisch verformten! Bahnmaterial befestigt sind, so daß sie eine parabelförmige Fläche bilden.

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42. Nachführeinrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahnmaterial an gegenüberliegenden Kanten nach oben gerichtete Flansche (39, 41) aufweist, die sich in Längsrichtung des Reflektortroges erstrecken, so daß ein Flansch (41) jedes Bahnmaterials sich entlang der äußeren Längskante des Reflektortroges und der andere Flansch (39) parallel zur Längsrichtung des Reflektortroges und in Berührung mit einem Mittelbereich (35) des Reflektortroges erstreckt, der die Mittelbereiche der Rippen verbindet, und daß die Flansche in Richtung der Rippen elastisch verformt sind, wobei der eine Flansch eine elastische Anordnung (43) aufweist, die den Flansch elastisch gegen die äußeren Enden der Rippen und nach innen drückt.
43. Nachführeinrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Einrichtungen aus Federklemmen (43, 47) bestehen.

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