DE2917743A1 - PROCESS AND EQUIPMENT FOR COMPRESSING SUN RADIATION FOR THE PURPOSE OF GENERATING THERMAL, ELECTRICAL AND MECHANICAL ENERGY - Google Patents

PROCESS AND EQUIPMENT FOR COMPRESSING SUN RADIATION FOR THE PURPOSE OF GENERATING THERMAL, ELECTRICAL AND MECHANICAL ENERGY

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DE2917743A1 DE2917743A DE2917743A DE2917743A1 DE 2917743 A1 DE2917743 A1 DE 2917743A1 DE 2917743 A DE2917743 A DE 2917743A DE 2917743 A DE2917743 A DE 2917743A DE 2917743 A1 DE2917743 A1 DE 2917743A1
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Abstract

Solar energy can be used economically if the radiation is condensed by an inexpensive device into a region of action, in which high temperatures are reached. The condensation of the incident radiation (3) takes place by means of one or more flexible and rollable foils (1) made of light-resistant plastic, into which parallel deflection steps (2) are impressed. The deflection steps are inclined differently. They are either coated reflectively or light-permeable so that the radiation is deflected, either by reflection or by refraction, into a linear region of action (F). There, a heat-transfer medium is heated in an absorber or photo-voltaic electricity is generated additionally. In the region of action, a process can also be carried out directly, for example the baking of clay tiles. The foils are clamped in a frame and the latter follows the sun in one or two planes if necessary. <IMAGE>

Description

Beschreibungdescription

Verfahren und Einrichtung zur Verdichtung von Sonnenstrahlung zwecks Gewinnung von thermischer, elektrischer und mechanischer Energie.Method and device for the compression of solar radiation for the purpose Generation of thermal, electrical and mechanical energy.

Die vorliegende Erfindung beruht auf einer Perfekticnierung des bekannten Prinzips der Stufenlinse (Fresnel-Linse), welche der französische Physiker Augustin-Jean Fresnel (1788- 1829) erfand. Die Perfektionierung besteht unter anderem in einer besonderen Formgebung der Lichtleitstufen einerseits und in einer Verspiegelung derselben andererseits, um hohen Wirkungsgrad mit kurzer Brennweite zu verbinden und um eine bisher unerreicht dünne Dimensionierung des Verdichters zu ermöglichen. Dadurch wird dieser als wichtigstes Element der Einrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie so flexibel, dass er wie eine Projektionswand eingerollt und verstaut werden kann.The present invention is based on a perfection of the known Principle of the Fresnel lens, which the French physicist Augustin-Jean Fresnel (1788-1829) invented it. The perfection consists among other things in a special shape of the light guide steps on the one hand and in a mirror coating of the same on the other hand, in order to combine high efficiency with a short focal length and an unprecedented level allow thin dimensioning of the compressor. This makes it the most important element of the facility to use solar energy so flexible that it can be rolled up and stowed like a projection screen.

Seit einigen Jahren ist das allgemeine Interesse für die Nutzung der Sonnenenergie enorm gewachsen infolge der Erkenntnis, dass die Rohstoffe und insbesondere die fossilen Energiereserven beim heutigen Raubbau in absehbarer Zeit erschöpft sein werden. Die vielen Patentanmeldungen in letzter Zeit auf dem Gebiete der Nutzung regenerierbarer Energiequellen bestätigen dies. Ein Hauptnachteil der meisten Erfindungen zur Sonnenenergienutzung sind jedoch der hohe dazu erforderliche Energieaufwand und Materialbedarf an Metallen und Kunststoffen, woraus lange Kapitalrückflusszeiten und schlechte Energiebilanzen resultieren. Dies ist mit ein Hauptgrund des verzögerten Durchbruchs der Sonnenenergienutzung.For several years there has been general interest in the use of solar energy It has grown enormously as a result of the knowledge that raw materials and especially fossil energy reserves are in the foreseeable future with today's overexploitation Time will be exhausted. The many patent applications recently in the field of the use of renewable energy sources confirm this. A main disadvantage of most inventions for the use of solar energy, however, is the high energy consumption and material requirements required for this on metals and plastics, resulting in long payback times and poor energy balances. This is one of the main reasons for the delayed breakthrough in solar energy use.

Es wurde hier nun ein Prinzip gefunden und es werden Ausführungsmöglichkeiten beschrieben, die nicht nur in hochtechnisierter Anwendung, sondern auch mit bescheidenstem Aufwand an Energie, Material und Werkzeug in alternativer und angepasster Technologie realisierbar sind, um Sonnenenergie zur Erreichung hoher Temperaturen in konzentrierter Form nutzen zu können.A principle has now been found here and there are possible embodiments described, not only in high-tech application, but even with the most modest expenditure of energy, material and tools in alternative and adapted technology can be implemented to use solar energy in a concentrated form to achieve high temperatures can.

Die hervorragenden Eigenschaften vieler infragekommender neuer Werkstoffe, sowie hochentwickelte technologische Möglichkeiten erlauben die Massenfertigung der hier beschriebenen Sonnenstrahlungsverdichter, sodass The excellent properties of many new materials in question, as well as highly developed technological possibilities allow the mass production of the solar radiation compressors described here, so that

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diese auch für ärmste BevölkepungsscKichfen erschwinglich werden, und sei es doch mindestens durch die Entwicklungshilfe. Besonders in Trockengebieten, wo die Sonnenstrahlung kaum durch Wolken behindert wird und wo Holz und andere Brennstoffe ausgesprochen rar sind, besteht eine grosse Nachfrage nach der Nutzung der im Ueberfluss vorhandenen Sonnenenergie, sei es zum Kochen, zum Kühlen, zum Klimatisieren, zum Grundwas serpumpen, zur Wasserentsalzung, zur Energiegewinnung oder für weitere Zwecke.these become affordable even for the poorest populations, and be it at least through development aid. Especially in arid areas, where the solar radiation is barely hindered by clouds and where wood and other fuels are extremely rare, there is a large one Demand for the use of the abundant solar energy, be it for cooking, cooling, air conditioning, pumping ground water, for water desalination, for energy generation or for other purposes.

Verschiedene Gründe wie Anlagengrösse, Gewicht, Transportschwierigkeiten, schlechter Nutzungsgrad, zu niedrige Arbeitstemperatur und nicht zuletzt finanzielle Gründe verhinderten jedoch bisher die Befriedigung dieser Nachfrage im wünschbaren Umfange.Various reasons such as system size, weight, transport difficulties, However, poor utilization, working temperature that is too low and, last but not least, financial reasons have prevented this from being satisfied so far Demand to the desired extent.

Der Erfinder stellte sich nun.die Aufgabe, Einrichtungen und ihre Anwendung, sowie ein Verfahren zu deren rationellen Herstellung zu entwickeln und hier zu beschreiben, welche die geschilderten Nachteile nicht oder nur in stark verminderter Form aufweisen und welche daher von den Anforderungen der Raumfahrt bis zu den Bedürfnissen der Dritten Welt gerecht werden können.The inventor now set himself the task, facilities and their application, and to develop a method for their efficient production and to describe here which the disadvantages described are not or only in a greatly reduced form and which therefore meet the requirements of space travel to the needs of the third world can.

Die Figuren im Zeichnungsteil stellen beispielsweise folgendes dar:The figures in the drawing section represent, for example, the following:

Fig. 1 Verdichter gemäss Ansprüchen 1 und 6 mit untenliegenden Lichtleitstufen. Fig. 1 Compressor according to claims 1 and 6 with light guide steps below.

Fig.2 Verdichter gemäss Ansprüchen 1, 6 und 7 mit untenliegenden Lichtleitstufen. Fig.2 Compressor according to claims 1, 6 and 7 with light guide steps below.

Fig. 3 Verdichter gemäss Ansprüchen 1, 6, 7 und 9 mit untenliegenden Lichtleitstufen und aussermittig liegendem Wirkbereich.Fig. 3 compressor according to claims 1, 6, 7 and 9 with underlying Light guide steps and eccentric effective area.

Fig. 4 Verdichter gemäss Anspruch 9Fig. 4 compressor according to claim 9

Fig. 5 Verdichter gemäss Ansprüchen 3 und 6 mit obenliegenden Lichtleitstufen. Fig. 5 Compressor according to claims 3 and 6 with overhead light guide stages.

Fig. 6 Verdichter gemäss Ansprüchen 3, 6 und 7 mit obenliegenden Lichtleitstufen. Fig. 6 Compressor according to claims 3, 6 and 7 with overhead light guide steps.

Fig.7 Verdichter gemäss Ansprüchen 3, 6, 7 und 9 mit obenliegenden Lichtleitstufen und aussermittig liegendem Wirkbereich. Fig. 7 Compressor according to claims 3, 6, 7 and 9 with overhead light guide steps and an eccentric active area.

Fig. 8 Verdichter gemäss Ansprüchen 8 und 9 mit obenliegenden Lichtleitstufen.Fig. 8 Compressor according to claims 8 and 9 with overhead light guide stages.

Fig. 9 Verdichter gemäss An&prucrh 5 !mit obCefilifegeftSen Lichtleitstufen.Fig. 9 Compressor according to An & prucrh 5! With obCefilifegeftSen light guide stages.

Fig. 10 Verdichter gemäss Ansprüchen 5 und 7 mit obenliegenden, verspiegeiten Lichtleitstufen und aussermittig liegendem Wirkbereich.Fig. 10 Compressor according to claims 5 and 7 with mirrored overhead Light guide steps and eccentric effective area.

Fig. 11 Verdichter gemäss Ansprüchen 5,7 und 9, in einem geneigten Winkel der Sonnenstrahlung nachgeführt.Fig. 11 Compressor according to claims 5, 7 and 9, at an inclined angle tracked the solar radiation.

Fig. 12 Verdichter gemäss Anspruch 8, bestehend aus zwei gegensinnig parallel montierten Verdichtern gemäss Ansprüchen 5, 7 und 9.Fig. 12 Compressor according to claim 8, consisting of two parallel in opposite directions assembled compressors according to claims 5, 7 and 9.

Fig. 13 Möglichkeit der Befestigung und Spannung des Verdichters gemäss Anspruch 10.Fig. 13 Possibility of fastening and tensioning the compressor according to Claim 10.

Fig. 14 Vergrösserte Darstellung einer Ausführung mit Wulst und Randlochung gemäßs Ansprüchen 10 und 11.Fig. 14 Enlarged representation of an embodiment with a bulge and edge perforation according to claims 10 and 11.

Fig. 15 Einfachste Ausführung eines Sonnenkochers in angepasster Technologie für Entwicklungsländer unter Verwendung eines Verdichters gemäss Anspruch 11.Fig. 15 Simplest design of a solar cooker in adapted technology for developing countries using a compressor according to claim 11.

Fig. 16 Ausführungsmöglichkeit der Halterung und Spannung des Verdichters mittels speziellen Zahnrädern.Fig. 16 Possible embodiment of the holder and tension of the compressor by means of special gears.

Fig. 17 Schematische Darstellung eines Herstellungsprozesses für Verdichter. 17 Schematic representation of a manufacturing process for compressors.

Im folgenden werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben. Several embodiments of the invention are described in more detail below.

Der Verdichter ( Sonnenstrahlungsverdichter ) in Fig. 1 besteht im einfachsten Falle aus einer straff gespannten, lichtdurchlässigen und Ultraviolett beständigen Folie 1, deren Unterseite so strukturiert ist, dass parallelverlaufende, gleichbreite, aber verschieden geneigte Lichtleitstufen 2 ( eine Art Rillen ) die von der Oberseite 4 her einfallende Sonnenstrahlung 3 auf einen Wirkbereich F verdichten, der in der symmetrischen Längsebene Y der Lichtleitstufen 2 unterhalb des Verdichters liegt. In diesem Wirkbereich F können nun entsprechend der grossen Energiedichte in einem Absorber beachtliche Temperaturen erzeugt und die Wärme daselbst genutzt oder mit geeigneten Mitteln, z.B. mit einer Wärmeträgerflüssigkeit zur Nutzung abgeführt werden, was längst Stand der Technik ist. Eine schrittweise oder kontinuierliche Nachführung des Verdichters gegenüber der scheinbar wandernden Sonne ist dann notwendig, wenn der Verdichter mit der Längsachse seiner Lichtleitstufen in Nord-Süd-Richtung,The compressor (solar radiation compressor) in Fig. 1 consists in the simplest Trap made of a tightly stretched, translucent and ultraviolet-resistant film 1, the underside of which is structured in such a way that parallel, equally wide, but differently inclined light guide steps 2 (a type of grooves) the incident solar radiation from the top 4 3 compress to an effective area F, which lies in the symmetrical longitudinal plane Y of the light guide steps 2 below the compressor. In this effective area F, considerable temperatures and heat can now be generated in an absorber in accordance with the high energy density used there or with suitable means, e.g. with a heat transfer fluid for use, which has long been the state of the art. A step-by-step or continuous adjustment of the compressor opposite the apparently wandering sun is necessary if the compressor with the longitudinal axis of its light guide steps in north-south direction,

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und die Leistung verdoppelt weiddn^ '·..·...·' · .'/' Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades und / oder Verkürzung der Brennweite sind erreichbar, wenn der Verdichter mit konstanter Querneigung r> dem scheinbaren Sonnenlauf nachgeführt wird. Solche Ausführungen gemäss Anspruch 9 zeigen die Figuren 3, 7 und 11, sowie in gegensinnig parallelgekoppelter Ausführung die Figuren 4, 8 und 12.and performance doubled weiddn ^ '· .. * ... *' ·. '/' A further improvement in the efficiency and / or shortening of the focal length can be achieved if the compressor with constant banked r> tracks the apparent course of the sun. Such embodiments according to claim 9 are shown in FIGS. 3, 7 and 11 and, in an embodiment coupled in opposite directions in parallel, FIGS. 4, 8 and 12.

Die Verkürzung der Brennweite ist begründet durch den vergrösserten zweiten Brechungswinkel £«» die Verbesserung des Wirkungsgrades hingegen durch die verminderten Streuverluste an den Stirnflanken s der Lichtleitstufen 1.The shortening of the focal length is due to the enlarged second refraction angle £ «» the improvement in efficiency, however due to the reduced scattering losses on the front flanks s of the light guide steps 1.

Diese Vorteile wirken sich am meisten aus bei Verdichtern mit verspiegelten Li chtleit stufen.
In den Figuren 1 bis 12 bedeuten:These advantages have the greatest effect on compressors with mirrored light guide stages.
In Figures 1 to 12:

F = Fokus, Wirkbereich der verdichteten Sonnenstrahlung, f - Brennweite des Systems,F = focus, effective area of the condensed solar radiation, f - focal length of the system,

b = Breite einer Lichtleitstufe mit Stirnflanke zusammen, d = m + h = Gesamtdicke des Verdichters ohne Schutzfolie, h = Profilhöhe,b = width of a light guide step with front flank together, d = m + h = total thickness of the compressor without protective film, h = profile height,

m = minimale Materialstärke der Verdichterfolie, s = Stirnflanken,m = minimum material thickness of the compression film, s = front flanks,

χ = Abstand eines Sonnenstrahles von der Symmetrieachse Y, Y = Symmetrieachse,χ = distance of a sun ray from the symmetry axis Y, Y = axis of symmetry,

^ » Neigungswinkel der Licbtleitstufe gegenüber der Verdichterfläche, λ = Ablenkwinkel eines Sonnenstrahles nach Durchgang durch, oder Reflek-^ »Angle of inclination of the conduction stage in relation to the compressor surface, λ = deflection angle of a sunbeam after passing through, or reflection

tion auf dem Verdichter.,tion on the compressor.,

£j £a β erster und zweiter l'rechungswinkel, ^ = Stirnflankenwinkel,£ j £ a β first and second angle of reflection, ^ = Face flank angle,

t) β Neigungswinkel des Verdichters gegenüber der Senkrechten zur einfallenden Sonnenstrahlung = Neigungswinkel des Verdichters gegen die einfallende Sonnenstrahlung. t) β angle of inclination of the compressor in relation to the perpendicular to the incident solar radiation = inclination angle of the compressor in relation to the incident solar radiation.

Der Einfallewinkel oc der Sonnenstrahlung ist nicht eingezeichnet; er entspricht dem Neigungswinkel ip. The angle of incidence oc of the solar radiation is not shown; it corresponds to the angle of inclination ip.

Einen Verdichter 1 gemäss Anspruch 10 mit einem Wulst β an mindestens zwei gegenüberliegenden Rändern zeigt Fig. 13, eingespannt in einem Spam-A compressor 1 according to claim 10 with a bead β at least Fig. 13 shows two opposite edges, clamped in a spam

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holm 7 aus einem Hohlprofil. iEjfojan.solchien .Verdichter mit einer zusätzlichen Randlochung 8 gemäss Anspruch 11 zeigt die Fig. 14. Durch einen Randwulst und / oder eine Randlochung sind vielfältige Möglichkeiten ge-spar 7 from a hollow profile. iEjfojan.solchien .compressor with an additional Edge perforation 8 according to claim 11 is shown in FIG. 14.

den Verdichter
geben, so zu haltern und zu spannen, dass sein exaktes Funktionieren auch unter Windbelastung noch gewährleistet ist. Auch sind dadurch Möglichkeiten gegeben, den Verdichter bei Nichtgebrauch aufzurollen und zu verstauen, was von Hand, halb- oder vollautomatisch geschehen kann.the compressor
give, to hold and tension in such a way that its exact functioning is still guaranteed even under wind load. This also gives the opportunity to roll up and stow the compressor when not in use, which can be done by hand, semi-automatically or fully automatically.

Fig. 15 zeigt, mit wie einfachen Mitteln ein Sonnenkocher und Grill mit einem Verdichter gemäss Anspruch 11 hergestellt ist. Neben dem Verdichterl sind als Zubehör nur ein Siederohr 9 mit Ein- und Ausguss 10, eine Bratschale 11 und ein Grillstab 12 nötig. Alle übrigen Utensilien wie Rahmen 13, Stützen 14, Neigeeinrichtung 15 und Gewicht 16, können aus einheimischem Material ( Holz, Pflanzenfasern, Steine ) gefertigt werden. Abgesehen von der notwendigen Berücksichtigung einer eventuellen Brand- und Unfallgefahr sind der Fantasie für weitere Ausführungsformen kaum Schranken gesetzt.Fig. 15 shows how simple means a sun cooker and grill with one Compressor according to claim 11 is made. Next to the Verdichterl The only accessories required are a boiling pipe 9 with an inlet and outlet 10, a roasting bowl 11 and a grill rod 12. All other utensils such as frames 13, supports 14, tilting device 15 and weight 16, can be made from local Material (wood, plant fibers, stones) can be made. Apart from the necessary consideration of a possible fire and the risk of accidents, there are hardly any limits to the imagination for further embodiments.

Eine grössere,nicht dargestellte Kollektoranlage, beispielsweise auf einem Oasenhotel kann mit Verdichtern gemäss Ansprüchen 8, 9 und 13 ausgerüstet werden. Die Anlage wird in Richtung Ost-West orientiert und nur gelegentlich nach der Jahreszeitlichen Deklination der Sonne ausgerichtet, bleibt aber sonst stationär. Eine Kolonne ist mit Solarzellen ausgerüstet und liefert die nötige Elektrizität für die Tiefbrunnenpumpe und den Hausbedarf, die anderen Kolonnen das Heisswasser für Prozesswärme zum Kochen, zur Kühlung und Klimatisierung.A larger, not shown collector system, for example on one Oasenhotel can be equipped with compressors according to claims 8, 9 and 13. The system is oriented towards east-west and only occasionally aligned with the seasonal declination of the sun, but otherwise remains stationary. One column is equipped with solar cells and supplies the necessary electricity for the deep well pump and household needs, the other columns provide hot water for process heat for cooking, cooling and air conditioning.

In Fig. 17 wird gemäss Anspruch 15 schematisch ein Herstellungsverfahren gezeigt, mittels welchem Verdichterfolien sehr rationell in einem fortlaufenden Prozess gefertigt werden können. Die Rohfolie wird von der Vorratsrolle 22 abgewickelt zur Folienvorwärmung 23, gelangt zwischen die Gegendruckwalze 24, die Profilwalze 25, wo die Oberflächenstruktur eingewalzt wird, passiert eine Luftkühlungszone 26 und anschliessend wieder zwischen zwei Walzen 27 und 28, welche die Schutzfolie, von deren Vorratsrolle 29 kommend, zusammenfügen und luft- und wasserdicht verschweissen. Zwischen diesen Walzen befindet sich eine Absaugung 30, welche das späte re Kondensieren von Feuchtigkeit zwischen den Folien im Betrieb verhin dern soll. Nach diesen Walzen befindet sich noch ein Aggregat 31, das eineIn FIG. 17, a production method is shown schematically according to claim 15, by means of which compacting foils can be produced very efficiently in a continuous process. The raw film is unwound from the supply roll 22 for film preheating 23, passes between the counter pressure roller 24, the profile roller 25, where the surface structure is rolled in, passes an air cooling zone 26 and then again between two rollers 27 and 28, which hold the protective film from their supply roll 29 coming, assemble and weld airtight and watertight. Between these rollers there is a suction device 30, which is intended to prevent the later condensation of moisture between the foils during operation. After these rollers there is still a unit 31, the one

oder noch besser parallel zur jErkiaehsej montiert ist)mit zusätzlicher Deklinationskorrektur. Wenn man die hauptsächlich morgens und abends entstehenden Einstrahlungsverluste inkauf nimmt, kann der Verdichter auch mit seiner Längsachse in Ost-West-Richtung montiert werden, wobei die Nachführung desselben auf eine gelegentliche Deklinationskorrektur beschränkt werden kann.or even better mounted parallel to the jErkiaehsej) with additional declination correction. If you accept the irradiation losses that occur mainly in the morning and in the evening, the compressor can do the same be mounted with its longitudinal axis in east-west direction, the Tracking of the same can be limited to an occasional declination correction.

Eine weitere Möglichkeit der Nachführung ist die Verwendung eines der Heliostatsysteme, welche heute bereits handelsüblich sind und den höchstmöglichen Ausnutzungsgrad der Sonnenstrahlung auf eine gegebene Fläche gewährleisten. Ein solches System hat der Erfinder in der Schweizer Patentanmeldeschrift Nr. 001822/76 beschrieben. Im einfachsten Falle kann auf eine Nachführung ganz verzichtet werden, womit z.B. eine automatische Heizzeitregelung ( Vorprogrammierung ) erreicht wird, indem das System in Nord-Süd-Richtung so aufgestellt wird, daös der Wirkbereich der ver- ; dichteten Strahlung erst in einem später gewünschten Zeitraum in den Arbeitsraum eintritt, das Medium erhitzt und darm wieder austritt. ( Siehe diesbezüglich auch Anspruch 14 ).Another possibility of tracking is the use of one of the heliostat systems, which are already commercially available today and which are the highest possible Ensure the degree of utilization of solar radiation on a given area. The inventor has such a system in the Swiss patent application No. 001822/76. In the simplest case, tracking can be dispensed with entirely, which means, for example, an automatic Heating time control (pre-programming) is achieved by setting up the system in a north-south direction so that the effective range of the different; sealed radiation into the work area at a later desired period enters, the medium heats up and then exits again. (See also claim 14 in this regard).

In einer zweiten nicht dargestellten Ausführung gemäss Anspruch 2 besteht der Verdichter aus einem Verbundmaterial mit einer zähen, formstabilen Trägerschicht, s.B. Polycarbonat und einer elastischen, gut warmverformbaren Strukturschicht, z. B. Polyvinylchlorid.In a second embodiment, not shown, according to claim 2 consists the compressor made of a composite material with a tough, dimensionally stable carrier layer, see B. Polycarbonate and an elastic, easily thermoformable Structural layer, e.g. B. polyvinyl chloride.

In einer dritten Ausführung gemäss Anspruch 3, dargestellt in Fig. 5, befinden sich die Lichtleitstufen 2 auf der Oberseite 4 des Verdichters 1, wodurch infolge der zweimaligen Lichtbrechung kleinere Brennweiten und / oder bessere optische Wirkungsgrade erreicht werden. Um eine Verschmutzung der Lichtleitstufen zu vermeiden, wird es allerdings bei dieser Ausführung in den meisten Fällen notwendig sein, die Oberfläche des Verdichters mit einer dünnen, transparenten UV-stabilen Schutzfolie 5 zu versehen, wobei diese luft- und wasserdicht unlösbar verbunden oder auch auswechselbar montiert sein kann. Durch die Auswechselbarkeit der Schutzfolie kann unter Umständen die periodische Reinigung erspart, dessen Wirtschaftlichkeit verbessert und die Lebensdauer des Systeme bedeutend verlängert werden. In a third embodiment according to claim 3, shown in FIG. 5, the light guide stages 2 are located on the upper side 4 of the compressor 1, whereby smaller focal lengths and / or better optical efficiencies are achieved as a result of the double refraction of light. In order to avoid contamination of the light guide steps, however, in most cases it will be necessary to provide the surface of the compressor with a thin, transparent, UV-stable protective film 5, which is permanently connected in an airtight and watertight manner or mounted in an exchangeable manner can be. Through the interchangeability of the protective film, the periodic cleaning can save, the economy improved and the life of the systems will be significantly extended under certain circumstances.

Eine weitere Ausführung des Verdichtere, gemäss Anspruch 5, ist in Fig. dargestellt. Durch die Verspiegelung der Lichtleitstufen wird die Sonnen-Another embodiment of the compressor, according to claim 5, is shown in Fig. shown. Due to the mirroring of the light guide steps, the sun

Strahlung in einem wesentlich größeren· W-inkel ö:naqlj«oben reflektiert, als dies durch Lichtbrechung durch den Verdichter nach unten geschehen würde, sodass entsprechend kürzere Brennweiten f erreicht und dadurch kompaktere Systeme gebaut werden können. Ausserdem findet auf diese Weise keine brechungsbedingte Dispersion der Sonnenstrahlung statt, wodurch das System optisch genauer arbeitet und höher verdichtet. Befinden, sich beim Verdichter mit verspiegelten Lichtleitstufen diese auf dessen Oberseite, so kann der Verdichter ausserdem aus Materialien bestehen, die für die zu nutzende Sonnenstrahlung nicht durchlässig sind.Radiation reflected at a much larger angle ö: naqlj «above, than this would happen through the refraction of light by the compressor downwards, so that correspondingly shorter focal lengths f achieved and thereby more compact systems can be built. In addition, no refraction-related dispersion of the solar radiation takes place in this way, as a result of which the system works optically more precisely and has a higher density. Are located, If the compressor with mirrored light guide steps is on its upper side, the compressor can also consist of materials that are not permeable to the solar radiation to be used.

Das System kann gemäss Anspruch 6 optisch noch verbessert werden, in-The system can be optically improved according to claim 6, in-

Breite der
dem die Lichtleitstufen der verschiedenen Neigung derselben angepasst wird, sodass die Tiefe der Lichtleitstufen gleichbleibend ist, dargestellt in Fig. 4. Dabei ist zu beachten, dass bei entsprechender Berechnung des Winkels ρ und Formung der Stirnflanken s die unvermeidbare Verluststrahlung in die Richtung der Sonne zurückreflektiert wird, was eine unerwünschte Blendung abseits vermeidet. Diese Voraussetzung ist erfüllt, wenn die Stirnflanke mit der Neigung der inliegenden Lichtleitstufe einen rechten Winkel bildet. Der notwendige Neigungswinkel *n der Lichtleitstufen beim durchsichtigen Verdichter ist abhängig von:Width of
the Lichtleitstufen of different inclination thereof is adjusted, the depth of the Lichtleitstufen so that constant is shown in Fig. 4. It should be noted, that with a corresponding calculation of the angle ρ and shaping of the end flanks s reflected back the unavoidable loss of radiation in the direction of the sun what avoids unwanted glare away from home. This requirement is fulfilled when the front flank forms a right angle with the inclination of the light guide step inside. The necessary angle of inclination * n of the light guide steps in the case of the transparent compressor depends on:

- dem gewählten Neigungswinkel ^ des Verdichters gegenüber der Senkrechten zur Sonnenstrahlung,- the chosen angle of inclination ^ of the compressor in relation to the vertical to solar radiation,

- vom horizontalen Abstand χ von der Systemachse Y,- the horizontal distance χ from the system axis Y,

- von der gewünschten Brennweite f,- of the desired focal length f,

- vom Brechungsindex η des verwendeten Verdichtermaterials.- the refractive index η of the compressor material used.

Beim verspiegelten Verdichter ist der Neigungswinkel V der Lichtleitstufen abhängig von:In the case of the mirrored compressor, the angle of inclination V is the light guide steps depending on:

- dem gewählten Neigungswinkel ·ο des Verdichters gegenüber der Senkrechten zur Sonnenstrahlung,- the selected angle of inclination · ο of the compressor in relation to the vertical to solar radiation,

- dem entsprechend der gewünschten Brennweite f notwendigen Sonnenstrahlungsreflektionswinkel o. - the focal length f corresponding to the desired necessary solar radiation reflection angle o.

In den Figuren 2,6 und 10 wird gemäss Anspruch 7 eine weitere Ausführungsform gezeigt, mit welcher die Sonnenstrahlung auf einen aus serhalb der Mitte des Verdichters liegenden Absorber verdichtet wird. So können, durch gegensinnig parallele Anordnung zweier solcher Verdichter zu einer Einheit gemfiss Anspruch 8 und Figuren 4, 8 und 12 der VerdichtungsgradIn FIGS. 2, 6 and 10, a further embodiment is shown according to claim 7, with which the solar radiation is compressed onto an absorber located outside the center of the compressor. Thus, by arranging two such compressors in opposite directions to form a unit, the degree of compression can be adjusted according to claim 8 and FIGS. 4, 8 and 12

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eventuell notwendige Randlochiing^aribfingi^junterlgleichzeitiger Vcrschweissung der Lochränder. Anschliessend gelangt das fertige Verdichterband 32 auf die Transportrolle 33, oder es wird, was nicht dargestellt ist, in einem letzten Arbeitsgang auf entsprechende Längen konfektioniert und gestapelt.Possibly necessary edge perforation, joint welding at the same time the edge of the hole. The finished compressor belt 32 then arrives on the transport roller 33, or it is, which is not shown is assembled and stacked to the appropriate lengths in a final step.

Eine Anwendung gemäss Anspruch 14 zweier verschiedener Ausführungsformen von Verdichtern zeigt Fig. 18. Als Beispiel dient eine Anlage in der Tropenzone zum Brennen von Tonziegeln 17, welche auf einem Transportband 18 durch einen mit Borosilikatglas umschlossenen Tunnel 19 durch den Wirkbereich der von den drei Verdichtergruppen verdichteten Sonnenstrahlung geführt werden. Oben werden durchscheinende Verdichter, mindestens gemäss Ansprüchen 8 und 9, unten reflektierende Verdichter, mindestens gemäss Ansprüchen 5 und 7, verwendet. Durch diese Kombination kann die auf eine grosse Fläche einfallende Sonnenstrahlung auf einen vergleichsweise kleinen Wirkbereich verdichtet werden, so, dass die zum Brennen von Ton erforderlichen Temperaturen erreicht und eingehalten werden können während einer Dauer von vielen Tagesstunden. Auch hier dürfte eine Aufstellung der Anlage in der Ost-West-Richtung leichter realisierbar sein, obwohl natürlich in diesem Falle morgens und abends nur mit stark reduzierter Leistung gearbeitet werden kann, wenn nicht zusätzlich elektrisch oder mittels Brennstoffen erhitzt wird.An application according to claim 14 of two different embodiments of compressors is shown in FIG. 18. A system in FIG the tropical zone for firing clay bricks 17, which are carried on a conveyor belt 18 through a tunnel 19 enclosed with borosilicate glass be guided through the effective range of the solar radiation condensed by the three compressor groups. Above are translucent compressors, at least according to claims 8 and 9, compressors reflecting below, at least according to claims 5 and 7, used. Through this combination the solar radiation incident on a large area can be condensed into a comparatively small effective area, so that the for Firing clay required temperatures can be reached and maintained for a period of many hours of the day. Here too It should be easier to set up the system in the east-west direction although in this case, of course, you can only work with greatly reduced performance in the mornings and evenings, if not additionally heated electrically or by means of fuel.

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Claims (15)

Patentansprüche ::."*:: : * : ■:Claims ::. "* ::: *: ■: ( 1. /Sonnenstrahlungsverdichter ( in der Folge Verdichter genannt) . aus optisch klarer, lichtbeständiger Kunststofffolie, mindestens unterseitig mit differenziert geneigten, parallelen und gleichbreiten Lichtleitstufen versehen zur Ablenkung und Verdichtung der durch die Folie einfallenden Sonnenstrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter dünn, formbeständig, biegsam und aufrollbar ist.und dass bei jeweiliger Nachführung des Verdichters mindestens mit seiner Querachse ( χ ) senkrecht zum Einfall der Sonnenstrahlung diese verdichtet wird auf einen Wirkungsbereich längs der vorgesehenen Brennlinie in der symmetrischen Längsachse der Lichtleitstufen.unterhalb des Verdichters, wobei die Sonnenstrahlung mittels eines geeigneten, sich im Wirkbereich befindlichen Absorbers in nutzbare, höherwertige Wärmeenergie umgewandelt und diese mittels eines Wärmeträgermediums zur Nutzung abgeführt wird. ( 1. / Solar radiation compressor (hereinafter referred to as compressor). Made of optically clear, light-resistant plastic film, at least on the underside with differently inclined, parallel and equally wide light guide steps for deflecting and compressing the solar radiation incident through the film, characterized in that the compressor is thin, is dimensionally stable, flexible and rollable. and that with the respective tracking of the compressor at least with its transverse axis (χ) perpendicular to the incidence of the solar radiation, this is compressed to an effective area along the intended focal line in the symmetrical longitudinal axis of the light guide stages below the compressor, whereby the solar radiation by means of a suitable absorber located in the effective area, it is converted into usable, higher-quality thermal energy and this is dissipated for use by means of a heat transfer medium. 2. Verdichter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus einem Verbundmaterial besteht, wobei die Trägerschicht eine höhere Festigkeit und Formbeständigkeit und die Aufbau schicht eine höhere Elastizität und bessere Warmverformbarkeit aufweisen.2. Compressor according to claim 1, characterized in that it consists of a composite material, the carrier layer having a higher strength and dimensional stability and the structural layer a higher elasticity and have better thermoformability. 3. Verdichter gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitstufen sich auf der Oberseite des Verdichters befinden,und dass dieser mindestens einseitig durch eine dünne, gegenüber Ultraviolett- licht beständige Klarsicht-Schutzfolie abgedeckt und arn Rande mit dieser luft- und wasserdicht und unlösbar verbunden ist.3. Compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the light guide steps are on the top of the compressor, and that this is covered at least on one side by a thin, ultraviolet- resistant transparent protective film and is airtight and watertight at the edge with this and is inextricably linked. 4. Verdichter gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klarsicht-Schutzfolie auswechselbar mit dem Verdichter zusammen montiert ist. 4. Compressor according to claim 3, characterized in that the transparent protective film is interchangeably mounted together with the compressor. 5. Verdichter gemäss Anspruch 4 oder einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitstufen metallisch verspiegelt sind und dass die Sonnenstrahlung von den differenziell geneigten Lichtleitstufen dermassen reflektiert werden, dass die Sonnenstrahlung verdichtet wird auf einen Wirkungsbereich längs der vorgesehenen Brenn- 5. Compressor according to claim 4 or one of the preceding claims, characterized in that the light guide steps are metallically mirrored and that the solar radiation is reflected by the differentially inclined light guide steps to such an extent that the solar radiation is compressed onto an effective area along the intended focal point. 909115/1012909115/1012 linie in der Symmetrieachse ot?erhaj"b" des yer<jichier.s",'!wobei die Sonnenstrahlung mittels eines geeigneten, sich im Wirkbereich befindlichen Absorbers, in nutzbare, höherwertige Wärmeenergie umgewandelt und diese mittels eines Wärmeträgermediums zur Nutzung abgeführt wird.line in the axis of symmetry ot? erhaj "b" des yer <jichier.s ", '! where the solar radiation by means of a suitable absorber located in the effective area, converted into usable, higher-quality thermal energy and this is dissipated for use by means of a heat transfer medium. 6. Verdichter gemäss einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch entsprechend ihrer Neigung verschieden breite Lichtleitstufen, bei jeweils gleicher Tiefe derselben.6. Compressor according to one or more of the preceding claims, characterized by light guide steps of different widths according to their inclination, each with the same depth. 7. Verdichter gemäss Anspruch 6 oder einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitstufen so ausgelegt sind, dass die Sonnenstrahlung verdichtet wird auf einen ausserhalb der Mittelachse des Verdichters liegenden Wirkungsbereich.7. Compressor according to claim 6 or one of the preceding claims, characterized in that the light guide steps are designed so that the solar radiation is condensed on an outside of the Central axis of the compressor lying area of action. 8. Verdichter gemäss Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Verwendung von mindestens zwei asymmetrisch arbeitenden Verdichtern zu einer Arbeitseinheit durch gegensinnig-parallele Anordnung derselben.8. Compressor according to claim 7, characterized by the use of at least two asymmetrically operating compressors to form a working unit by arranging them in opposite directions in parallel. 9. Verdichter gemäss Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter gegenüber der einfallenden Sonnenstrahlung mit seiner Querachse in einem konstanten Winkel geneigt nachgeführt wird, sodass die Stirnflankenwinkel ebenfalls geneigt ausgeführt werden können. 9. Compressor according to claims 7 or 8, characterized in that the compressor is tracked inclined with respect to the incident solar radiation with its transverse axis at a constant angle , so that the front flank angles can also be made inclined . 10. Verdichter gemäss Ansprüchen 1,6 oder 9, dadurch gekennzeichnet dass am Rande von mindestens zwei Kanten des Verdichters ein Wulst ange bracht ist, mit welchem die Befestigung und Spannung des Verdichters gewährleistet wird. 10. The compressor according to claims that 1,6 or 9, characterized in that on the edge of at least two edges of the compressor being a bead is introduced, with which the fastening and tension of the compressor is ensured. 11. Verdichter gemäss Anspruch 10 oder einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Rande von mindestens zwei Kanten des Verdichters eine Lochung angebracht ist, mit welcher die Befestigung und Spannung des Verdichters gewährleistet wird. 11. Compressor according to claim 10 or one of the preceding claims, characterized in that a perforation is made on the edge of at least two edges of the compressor, with which the fastening and tension of the compressor is ensured. 12. Verdichter gemäss Anspruch 11 oder einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber aus einem Wärmerohr besteht ( heat pipe - Prinzip ).12. Compressor according to claim 11 or one of the preceding claims, characterized in that the absorber consists of a heat pipe exists (heat pipe principle). 909945/1012909945/1012 29177A329177A3 13. Verwendung des Verdichters g£tnä;ss diiiem odtjr mehreren der vorangehenden Ansprüche zur Elektrizitätserzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Absorber für konzentrierte Sonnenstrahlung konzipierte fotovoltaisch^ Sonnenzellen angebracht sind, welche die verdichtete Sonnenstrahlung zum einen Teil in elektrischen Strom und zum anderen Teil in Wärmeenergie umwandeln, die mittels eines durch den Absorber fliessenden Wärmeträgermediums zur Nutzung einerseits und zur Kühlung der Sonnenzellen andererseits abgeführt wird.13. Use of the compressor is good enough for several of the preceding claims for electricity generation, characterized in that designed on the absorber for concentrated solar radiation photovoltaic ^ solar cells are attached, which the condensed solar radiation convert it partly into electricity and partly into thermal energy, which by means of a flowing through the absorber Heat transfer medium for use on the one hand and for cooling the solar cells on the other hand is discharged. 14. Verwendung des Verdichters gemäss Ansprüchen 6,9 oder 11 zur Durchführung eines thermischen Prozesses, für welchen sonst Brennstoffe oder Elektrizität benötigt würden, dadurch gekennzeichnet, dass das den thermischen Prozess benötigende Medium dem Wirkbereich der verdichteten Sonnenstrahlung entsprechend lang ausgesetzt, und dass die Stärke der Hitzeeinwirkung auf das Medium durch Beschattung des Verdichters reguliert wird.14. Use of the compressor according to claims 6,9 or 11 for Carrying out a thermal process for which fuel or electricity would otherwise be required, characterized in that the thermal process required medium exposed to the effective area of the condensed solar radiation correspondingly long, and that the strength of the The effect of heat on the medium is regulated by shading the compressor. 15. Verfahren zur Herstellung des Verdichters gemäss Anspruch 11 oder einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohfolie, bestehend aus den Grundmaterialien des Verdichters, nach genügender Vorwärmung die fertigen Lichtleitstufen eingewalzt werden zwischen einer Formwalze und einer glatten Gegendruckwalze, wonach die Folie mit Kaltluft gekühlt und in einem anschliessenden Arbeitsgang erforderlichenfalls die Deckfolie beigefügt, mit der bereits geprägten Folie zusammen luftdicht verschweisst sowie der Wulst und die Lochung angebracht werden, bevor im letzten Arbeitsgang der solchermassen als endloses Band gefertigte Verdichter auf Länge konfektioniert oder aufgerollt wird.15. A method for producing the compressor according to claim 11 or one of the preceding claims, characterized in that the raw film, consisting of the basic materials of the compressor, after sufficient Preheating The finished light guide steps are rolled in between a forming roller and a smooth counter-pressure roller, after which the film cooled with cold air and, if necessary, in a subsequent operation the cover foil is attached, welded together airtight with the foil that has already been embossed, and the bead and the perforation are attached before the compressor, manufactured in this way as an endless belt, is cut to length or rolled up in the last work step. 909045/1012909045/1012
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