DE3049119A1

DE3049119A1 - Strahlungskollektor mit evakuiertem innenraum

Info

Publication number: DE3049119A1
Application number: DE19803049119
Authority: DE
Inventors: Hans 8029 Sauerlach Wiedemann
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: WIEDEMANN, HANS, ING.(GRAD.), 8029 SAUERLACH, DE
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1982-07-22
Also published as: GB2091412A; GB2091412B

Description

Strahlungskollektor mit evakuiertem Innenraum

Die Erfindung betrifft einen Strahlungskollektor mit evakuiertem Innenraum, der von einem einseitig offenen, wannenartigen Gehäuse und einer auf dem Rand der Gehäuseöffnung aufliegenden, strahlungsdurchlässigen Deckplatte gebildet wird, mit einem im Innenraum vorgesehenen Strahlungsabsorptionssystem sowie mit zwischen der Deckplatte und dem Gehäuseboden angeordneten, strahlungsdurchlässigen Stutζelementen.

Ein derartiger Strahlungskollektor ist beispielsweise aus der DE-GM 79 09 689 bekannt. Dort ist ein Solar-Plachkollektor in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben, und abgebildet, dessen Gehäuse von einer Metallwanne ■gebildet wird, auf deren Rand abdichtend eine Glasplatte aufgesetzt ist. Im Innenraum des Kollektors, der vor Inbetriebnahme bis auf einen gewissen Restdruck evakuiert wird, ist als Strahlungsabsorptionssystem eine Platine

ORIGiNAL INSPECTED

mit eingelagerten Strömungskanälen für ein Wärmetransportmittel vorgesehen. Um den aufgrund der Druckdifferenz zwischen Giehäuseinnen- und Gehäuseaußenraum auf der Glasplatte lastenden Druck aufzufangen, sind zwischen letzterer und dem GShäuseboden Stützelemente angebracht, die beispielsweise als Glasstäbe oder Glasrohre ausgeführt und durch Öffnungen in der Platine hindurchgeführt sind·. Die im Vergleich zu den Kollektordimensionen einen sehr geringen Durchmesser aufweisenden Glasrohre bzw.-stäbe ergeben eine Vielzahl netzartig verteilter Unterstützungspunkte für die Glasplatte. Der Nachteil einer derartigen Anordnung liegt offensichtlich in der Art und der Vielzahl der Stützelemente, die alle, einzeln am Gehäuseboden verankert werden müssen und somit einen hohen Montageaufwand erfordern. Die nahezu punktförmige Unterstützung der Glasplatte kann bei Druckbelastung zu starken Spannungen führen. Des weiteren besteht die Gefahr, daß bei der erforderlichen Vielzahl rohr- bzw. stabförmiger Stützelemente einzelne dieser Elemente während des Dauerbetriebes brechen, etwa aufgrund von Materialermündungserscheinungen oder weil diese Elemente bereits beim Einbau schadhaft waren und dies nicht erkannt wurde. Ein Nachteil rund stabförmiger Stützelemente besteht darin, daß sie eine bündelnde Wirkung auf etwa schräg einfallende Strahlung haben. Bei rohrförmigen Stützelementen kommt es bei schrägem Einfall der Strahlung dagegen zu Reflektionen. Die strahlungsabsorbierenden Oberflächen werden somit thermisch unterschiedlich belastet. Insgesamt ergibt sich damit,, daß der bekannte Strahlungskollektor hinsichtlich der Abstützung der gläsernden Deckplatte noch verbesserungsbedürftig ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, einen Strahlungskollektor der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem die zwischen dem evakuierten Gehäuseinnenraum und dem umgebenden Aüßenraum herrschende Druckdifferenz mit einfachen Mitteln sicher aufgefangen wird, so daß insgesamt eine in sich möglichst stabile, leichte und zugleich einfach herstell- und montierbare Struktur entsteht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Stützelemente als Stützplatten ausgebildet sind. Es hat sich gezeigt, daß die in einer gläsernen Deckplatte auftretenden Biegespannungen dadurch um ein Mehrfaches herabgesetzt werden können, daß parallel verlaufende Reihen von gläsernen Stützstäben oder -rohren durch ebenfalls parallel verlaufende Glasplatten ersetzt werden. Eine Anordnung von netzförmig verteilten Stützstäben oder -rohren kann somit durch eine solche von parallel angeordneten Stützplatten ersetzt werden, wobei die Stützabstände erheblich vergrößert werden können, ohne daß dadurch die Biegespannungen zunehmen. Insgesamt kann die Anzahl der erforderlichen Stützelemente um ein Vielfaches verringert und der damit zusammenhängende Montageaufwand entsprechend gesenkt werden. Die nur mehr wenigen Stützelemente können vor der Montage gründlicher und mit insgesamt weniger Zeitaufwand auf ihre Bruchanfälligkeit untersucht werden. Die Stabilität der gesamten Kollektorstruktur wird damit im Ergebnis günstig beeinfluß. Da die Stützplatten ebenfalls strahlungsdurchlässig sein sollen, treten keinerlei Schattenwirkungen auf, und die o.e. StrahlungsbündeInden Nebenerscheinungen entfallen.

Um die Stabilität der Gesamtstruktur des Strahlungskollektors, insbesondere hinsichtlich der auf die Gehäusewände einwirkenden Durckbelastungen, noch zu erhöhen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Stützplatten in Schlitzen einer auf dem Gehäuseboden aufliegenden Profilplatte gelagert und zwischen den Gehäusewänden einerseits und den Seitenkanten der Stützplatten sowie den Enden der Profilplatte andererseits Krafteinleitungselemente vorgesehen sind.

Hierdurch entsteht eine Stütz- und Halterungsstruktur, bei der einerseits die Stützplatten auf einfache Weise am GShäuseboden definiert gelagert sind, und bei der andererseits die auf die Gehäusewände einwirkenden Druckbelastungen aufgefangen und in die Profilplatte bzw. die Stützplatten eingeleitet werden.

In besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, zwischen der Deckplatte und/oder der Profilplatte sowie den jeweils zugeordneten Kanten der Stützplatten Streifen aus elastischem Material anzubringen. Damit können einerseits Unebenheiten im Verlauf der der Deckplatte zugekehrten Kante einer Stützplatte ausgeglichen sowie andererseits etwa vom Gehäuseboden ausgehende Stöße oder Vibrationen gedämpft werden.

Es ist möglich, die Profilplatte in mehrere Profilelemente zu unterteilen, die bei der Montage auf dem Gehäuseboden aneinandergefügt werden. Diese Maßnahme kann unter Umständen Vorteile bei der Fertigung und dem Transport der Profilelemente bringen. Die Profile selbst können im Querschnitt beispielsweise die Form von Sinushalbwellen oder von offenen Rechtecken aufweisen.

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Die den Seitenkanten der Stützplatten zugeordneten Krafteinleitungselemente können im Querschnitt beispielsweise im wesentlichen U-Form besitzen. Sie liegen dann mit ihrer Wölbung an den Seitenwänden an, während die Schenkel sich an den Seitenkanten der Stützplatten abstützen. Die den Schenkeln der U-Form entsprechenden Enden der Krafteinleitungselemente können zur Aufnahme der Seitenkanten der Stützplatten geschlitzt sein.

Um eine Verschiebung der Krafteinleitungselemente entlang den Gehäusewänden zu verhindern, wird vorgeschlagen, die den Seitenkanten der Stützplatten zugeordneten Elemente in im Querschnitt ebenfalls im wesentlichen U-förmige, z.T. an der Gehäusewand anliegende Fortsätze der Profilplatte bzw. Profilelemente einzupassen. Da die Profilplatte durch die Stützplatten am Gehäuseboden festgehalten wird, ist durch die wie erwähnt geformten Fortsätze gewährleistet, daß die eigentlichen Krafteinleitungselemente nicht entlang der Gehäusewand verschoben werden können.

Aus Gründen der Gewichtsersparnis wird der Konstrukteur bemüht sein, die Stützplatten mit möglichst geringer Dicke auszuführen. Dies hat natürlich zur' Folge, daß die Belastbarkeit der Stützplatten auf Biegung immer geringer wird. Insbesondere an den Stellen, wo die Stützplatten in die Schlitze der Profile eingelassen sind, können Probleme auftreten, die dadurch bedingt sind, daß der Außendruck über die Krafteinleitungselemente und die Profile auch auf die Stützplatten einwirkt. Sind die Schlitze nicht äußerst exakt ausgeführt, so können die auf die Stützplatten übertragenen Kräfte unterschiedlich sein, so daß starke Biegespannungen

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entstehen. Um trotzdem sehr dünne Stützplatten verwenden zu können, wird"vorgeschlagen, die Stützplatten in zwei sich aufeinander abstützende Teilplatten zu unterteilen und die dem Gehäuseboden zugeordnete Teilpla-tfce sich etwa so weit wie die Profile der Profilplatte bzw. der Profilelemente in Richtung auf die Deckplatte hin erstrecken zu lassen und aus einem Material zu fertigen, das eine größere Biegcjfest Lgkeit aufweist als das Material der der Deckplatte zugeordneten Teilplatte. Hier ist es zweckmäßig die in die Schlitze der Profile eingeschobenen Teilplatten aus Stahlblech und· die über diesen angeordneten Teilplatten weiterhin aus Glas zu fertigen. Das Strahlungsabsorptionssystern ist dann oberhalb der Trennungslinie beider Te'ilplatten anzuordnen, so* daß durch- die aus Stahlblech gefertigten Teilplatten keine Schattenwirkung eintritt. Im vorstehenden Zusammenhang erweist es sich als besonders zweckmäßig, die beiden Teilplatten einer jeden Stützplatte sich jeweils über zwischen ihnen eingefügte Streifen aus elastischem Material aufeinander abstützen zu lassen. Obwohl dieses elastische Material der Teilplatte., die auf die in die Schlitze eingelassene Teilplatte aufgesetzt wird, bereits einen gewissen Halt gibt, erscheint es vorteilhaft, zur Führung der aufgesetzten Teilplatte in die Schlitze der Profile der Profilplatte bzw.der Profilelemente zu beiden Seiten der Stützplatte Führungsplättchen einzuschieben, die sich in den Bereich der der Deckplatte zugeordneten Teilplatte hineinerstrecken. Dies braucht jedoch nicht bei allen Schlitzen zu geschehen, vielmehr wird es im allgemeinen genügen, daß nur für die beiden jeweils am weitesten außen gelegenen der einer jeden Stützplatte zugeordneten Schlitze Stützplättchen vorgesehen sind.

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Das Bestreben, die Profilplatte bzw. Profilelemente ebenso wie die Stützplatten aus Gründen der Gewichtsersparnis möglichst dünn auszuführen, führt dazu, daß die vom Gefäßboden her eingeleiteten Querkräfte bald zu große Belastungen hervorrufen würden. Dies trifft insbesondere für die Stellen zu, wo die in die aufgewölbten Profile eingeschnittenen Schlitze auf die flachen Teile der Profilplatte bzw. der Profilelemente treffen. Die eingeleiteten Querkräfte können hier bei Verwendung zu dünnen Materials leicht zum Einreißen der Profilbasis führen, um diese Schwierigkeiten zu umgehen, ohne die Profilplatte bzw. die Profilelemente aus zu dickem Material ausführen zu müssen, wird vorgeschlagen, in die einer Stützplatte zugeordneten Schlitze unter der Stützplatte Stützstreifen zur Aufnahme der vom Gehäuseboden eingeleiteten Querkräfte einzulegen. Ganz besonders zweckmäßig ist es, wenn die Stützstreifen zwischen den Profilen eine größere Breite als die Schlitze aufweisen. Gerade zwischen den mit Schlitzen versehenen Profilen nämlich, wo die Profilplatte bzw. die Profilelemente flach auf dem Gehäuseboden aufliegen, werden die Querkräfte direkt wirksam. Deshalb ist es zweckmäßig, die Stützstreifen hier mit größerer Breite auszuführen. Die Stützstreifen sollen aus einem Material großer Biegefestigkeit bestehen, beispielsweise ebenso wie die Führungsplättchen, die Profilplatte bzw. die Profilelemente und die in die Schlitze eingeschobene Teilplatte sowie die Krafteinleitung'selemente aus Stahlblech bzw. "Flachstahl.

Sehr häufig, wie auch im Falle des eingangs beschriebenen, dem Stand der Technik angehörenden Solar-Flachkollektors ist das im Innenraum des Kollektorgehäuses angeordnete Strahlungsabsorptionssystem ein mit Absorptionsflachen versehenes Rohrsystem. Im-Palle der netzartig angeordneten

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Stützstäbe bzw. -rohre des vorbekannten Solar-Flachkollektors ergibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten für die Führung der Rohre. Bedingt durch den Einbau der Stützplatten gemäß der Erfindung muß die Art der Rohrführung der neuen räumlichen Struktur besonders angepaßt werden. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, die Rohre in einer zur Deckplatte im wesentlichen parallelen Ebene zwischen den Stützplatten verlaufen zu lassen und um letztere herumzuführen. Dies wird insbesondere dadurch möglich, daß zwischen den Seitenkanten der vorzugsweise rechteckförmigen Stützplatten und den Gehäusewänden infolge der dort vorgesehenen, eine gewisse räumliche Ausdehnung beanspruchenden Krafteinleitungselemente genügend Raum zur Verfügung steht. Als ■ alternative Anordnung bietet sich aber auch die Möglichkeit, die Rohre durch öffnungen in den Stützplatten hindurchzuführen. In jedem Falle ist es zweckmäßig, die mit den zur Führung des Wärmeaufnahmemediums bestimmten Rohren gut wärmeleitend verbundenen Absorptionsflächen ebenfalls in einer zur Deckplatte parallelen Ebene anzuordnen .

Eine besonders günstige Rohrführung ist durch das folgende, aus zwei Einzelrohren bestehende Rohrsystem gegeben: die beiden Einzelrohre werden dabei jeweils in U-förmigen Schleifen um die Stützplatten herumgeführt, und zwar so, daß jeweils abwechselnd eine und drei Stützplatten umschlossen werden. Die sich so ergebenden Schleifenfolgen der beiden Einzelrohre sind um zwei Stützplatten gegeneinander versetzt. Bei dieser Anordnung verläuft zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Stützplatten parallel zu diesen jeweils ein Rohr. An den Seitenkanten der Stützplatten, wo die Einzelrohre um diese herumgeführt sind, verlaufen sie zum Teil direkt neb°n-

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bzw. übereinander. Im Vergleich zu einer Anordnung, bei der nur ein einziges Einzelrohr um jede der aufeinanderfolgende Stützplatten herumgeführt ist, bietet die vorstehende Anordnung den Vorteil besserer Wärmeabfuhr bei geringerem Druckabfall. Die Einzelrohre sind dann nämlich kürzer, können mit halbiertem Querschnitt ausgeführt werden und bieten aufgrund der im Verhältnis zur Querschnittsfläche vergrößerten Oberfläche bessere Wärmeaustauschbedingungen .

Der erfindungsgemäße Strahlungskollektor eignet sich zur Nutzung jeder Art von Strahlung, für die die Strahlung in Wärme umformende Absorbermaterialien existieren. Insbesondere kommt hier der infrarote Anteil des solaren Strahlungsspektrums in Betracht. Es ist sowohl möglich, eine große Anzahl derartiger Solarkollektoren zur Wärmeerzeugung im großen Maßstab parallel zu schalten, als auch einzelne Kollektoren für den Kleinverbrauch zu verwenden. Als spezielle Anwendungsgebiete seien die Erzeugung von Prozeßwärme, der Betrieb von Kühlanlagen sowie von Mehrwasserentsalzungsanlagen genannt..

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strahlungskollektors anhand von Abbildungen näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Strahlungskollektor gemäß der Erfindung in Draufsicht,

Fig. 2 und 3 senkrechte Schnitte durch.Teilbereiche des Strahlungskollektors gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen waagerechten Schnitt durch einen Teilbereich des Strahlungskollektors gemäß Fig. 1,

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Pig. 5 und 6 weitere'Ausführungsformen eines Strahlungskollektors gemäß der Erfandung,

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Eckbereich eines Strahlungskollektors gemäß Fig. 5, und

Fig. 8 ein für einen Strahlungskollektor gemäß der Erfindung bestimmtes Rohrsystem.

Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Weise eine Draufsicht auf einen Strahlungskollektor. Dargestellt ist ein wannenartiges, aus Metall gefertigtes Gehäuse 1, auf dessen in die Waagerechte gebogenen Rand 2 die gläserne Deckplatte aufgelegt wird, mit im wesentlichen senkrecht verlaufenden Wänden 3. Im Inneren des Gehäuses 1 sind parallel zu den kürzeren Wänden 3 Stützplatten 4 senkrecht angeordnet. Weitere Einzelheiten können aus den folgenden Figuren entnommen werden.

Fig. 2 stellt einen senkrechten Schnitt entlang der mit II-II bezeichneten Linie in Figur 1 dar. Das Gehäuse ist in den Übergangsbereichen zwischen dem waagerecht abgebogenen Rand 2, den senkrecht verlaufenden Wänden 3 so-· wie dem mit 5 bezeichneten Gehäuseboden gewölbt ausgeführt, um der Druckdifferenz zwischen Gehäuseinnenraum und Außenraum besser standhalten zu können. Eine gläserne Deckplatte 6 liegt auf dem Rand der Gehäuseöffnung auf. Der Innenraum des Gehäuses ist durch eine Dichtung 7 gegen den Außendruck isoliert. Zwischen der oberen Kante der senkrecht stehenden Stützplatte 4 und der Deckplatte 6 ist ein Streifen 8 aus elastischem Material angebracht.· Dieser kann beispielsweise aus Silikonkautschuk bestehen.

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Am Gehäuseboden 5 ist die Sttitzplatte 4 in Schlitzen einer Profilplatte gelagert. Diese weist senkrecht zur Zeichenebene sich erstreckende, etwa die Form von Sinushalbwellen besitzende Profile auf, die mit in der Zeichenebene verlaufenden Schlitzen versehen sind, in die die Stützplatte 4 eingepaßt ist. Auch zwischen dem Gehäuseboden 5 bzw. der Profilplatte 9 und der Stützplatte 4 ist ein Streifen 10 aus elastischem Material vorgesehen. Zwischen den aufgewölbten Profilen, die durch die Schlitze zur Aufnahme der Stützplatten unterbrochen sind, weist die Profilplatte am Gehäuseboden durchlaufende ebene Partien 11 auf. Die Profilplatte kann im Bereich dieser ebenen Partien unterteilt sein, so daß sich mehrere aneinanderstoßende Profilelemente ergeben, die beispielsweise je ein SECh senkrecht zur Zeichenebene erstreckendes Profil mit den angrenzenden ebenen Teilen umfassen. Die Profilplatte kann gegen die Wand 3 hin einen im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Fortsatz 13 aufweisen, der z.T. an der Wand anliegt. In diesen eingepaßt sind Krafteinleitungselemente 12, die im Querschnitt ebenfalls annähernd U-förmig sind, und deren Schenkel an den Enden zur Aufnahme der Stützplatten 4 geschlitzt sind.

Figur 3 zeigt einen anderen senkrechten Schnitt durch einen Teilbereich des Strahlungskollektors der Figur 1, und zwar entlang der mit III-III bezeichneten Linie. Deutlich zu erkennen ist ein Profil der Profilplatte 9 in LängserStreckung sowie die in einen Schlitz dieses Profils eingepaßte Stützplatte 4.

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Zwischen der kürzeren Wand 3 des Gehäuses 1 des Strahlungskollektors und der Profilplatte 9 befinden sich Krafteinleitungselemente 14. Diese sichern einen geringen Abstand zwischen Profilplatte und. Gehäusewand und dienen ebenso wie die Krafteinleitungselemente 12 zur Einleitung von auf die Gehäusewände wirkenden Kräften in die Profilplatte 9 bzw. die Stützplatten 4. Insgesamt ist so eine Struktur gegeben, die in sich stabil ist, und die die auftretenden äußeren Kräfte aufzunehmen vermag.

Fig. 4 zeigt einen waagerechten Schnitt durch einen Eckbereich des·Strahlungskollektors, und zwar entlang der mit IV - IV bezeichneten Linie in Fig. 3. Anhand dieser Figur wird deutlich, daß die Fortsätze 13 der Profilplatte 9, die im wesentlichen U-förmig nach oben aufgebogen sind, entlang der längeren Wand 3 durchgehend verlaufen. Im Gegensatz, dazu erstrecken sich die in die Fortsätze 13 eingepaßten Krafteinleitungselemente 12 lediglich über den engen Bereich der SSitenkanten der Stützplatten Die Krafteinleitungselemente 14 sind entlang den kürzeren Wänden 3 ebenfalls durchlaufend ausgebildet- Sie liegen auf den am höchsten aufgewölbten S'tellen der Profile der Profilplatte 9 auf und greifen mit Hilfe von Laschen 15 unter diese Profile.

Die Profilplatte 9 sowie die Krafteinleitungselemente 12 und 14 bestehen zweckmäßig aus Stahlblech.

Die Ausführungsform der Figur 5 unterscheidet sich von der der Figur 2 hauptsächlich darin, daß die Stützplatte in zwei Teilplatten 24 und 25 unterteilt ist. Diese sind direkt übereinander gesetzt, wobei zwischen

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Ο·^:..· 3Ο49119

ihnen ein Streifen 26 aus elastischem Material, beispielsweise Silikonkautschuk, eingefügt ist. Die untere, dem Gefäßboden 5 zugeordnete Teilplatte 25 ist aus Flachstahl gefertigt, während die obere, der Deckplatte 6 zugeordnete Teilplatte 24 aus Glas besteht. Das (nicht dargestellte) Rohrsystem befindet sich etwa in mittlerer Höhe der oberen TSilplatte , wodurch Schattenwirkungen aufgrund der Stahlteile vermieden werden. Gegenüber der Wand 3 ist die untere Teilplatte 25 mit Hilfe des Krafteinleitungselementes 21 gelagert. Dieses weist eine direkt an der Wand sowie eine an der Seitenkante der Teilplatte anliegende Partie auf, wobei beide Partien durch eine sowohl quer zur Wand als auch quer zur Seitenkante der Teilplatte verlaufende Partie verbunden sind. Eine gute Krafteinleitung von der mit dem Außendruck beaufschlagten Wand in die stählerne Teilplatte ist somit gewährleistet. Anstelle einer Profilplatte sind aneinandergefügte Profilelemente 20 vorgesehen, die aus relativ dünnem Stahlblech bestehen. In die Schlitze der Profilelemente 20 sind Stützstreifen 23 eingelegt, die unterhalb der unteren Teilplatte zwischen den Krafteinleitungseleirienten 21 der beiden gegenüberliegenden Wände 3 verlaufen. Die Stützstreifen 23 sind, wie in Figur 7 deutlich erkennbar, zwischen den aufgewölbten Profilen in Bezug auf die Schlitz- bzw. Stützplattenbreite verbreitert. Die vom GShäuseboden 5 eingeleiteten Querkräfte können damit wesentlich besser aufgenommen werden. Zur Halterung bzw. Führung der oberen, der Deckplatte 6 zugeordneten Teilplatte 24 sind Führungsplättchen 22 vorgesehen, die zu beiden Seiten der geteilten Stützplatte zusätzlich in die Schlitze eingeschoben werden. Dazu weisen die Profilkanten an den Schlitzen entsprechende Ausnehmungen auf. Die Führungsplättchen sind lediglich in die Schlitze der beiden jeweils

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f) q ι ι q

am weitesten außen liegenden Profilelemente 20 eingeschoben, da dies für eine einwandfreie Halterung der oberen Te¹U-platten vollständig ausreicht.

Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strahlungskollektors gemäß Fig. 6 zeichnet sich dadurch aus, daß die obere, der Deckplatte 6 zugeordnete Teilplatte 24 im wesentlichen Trapezform aufweist, und daß die den Seitenkanten der Stütz- bzw. Teilplatte 26 gegenüberliegende Gehäusewand 3 im Querschnitt die Form eines Viertelkreisbogens aufweist, dessen Wölbung gegen das Gähäuseinnere gerichtet ist. Die der längeren der beiden zueinander parallelen Trapezseiten entsprechende Kante 27 der.oberen Töilplatte 24 ist der Deckplatte 6 zugekehrt Der relativ große Krümmungsradius der Gehäusewand 3, der in etwa der Höhe des Kollektors entspricht, bringt den Vorteil mit sich, daß dort, wo die Gehäusewand 3 in den Gehäuseboden übergeht, kein■Biegemoment auftritt, die Belastung der Gehäusewand damit besonders gering ist und letztere aus sehr dünnem Material bestehen kann. Die oberen Kanten 27 der Teilplatten 24 sollten so weit wie möglich, nach außen .geführt sein, da dann

die auf den überstehenden Rand der Deckplatte wirkende Be"

lastung besonders klein wird.

Die besondere Form der Gehäusewand 3 beim Strahlungskollektor der Fig. 6 bedingt, daß das Krafteinleitungselement 21 nur vom Gehäuseboden 5 her eingeleitete Kräfte aufnehmen muß und daher nicht an der Gehäusewand 3 anzuliegen braucht. Sobald der Übergang von der Gehäusewand zum Gehäuseboden jedoch mit einer Wölbung ausgeführt wird, deren Krümmungsradius merklich von Null verschieden ist, treten wieder Biegemomente in diesem Bereich auf, und es empfiehlt sich, das Krafteinleitungselement an der Gehäusewand anliegen zu lassen. Im vorliegenden Extremfall wird die untere, dem Gehäuse-

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boden 5 zugeordnete Teilplatte 25 nicht an den Schenkeln des im Querschnitt annähernd U-förmigen Krafteinleitungselementes 21 abgestützt, sondern in das "U" hineingeschoben. Zusätzlich wird noch eine Metalleiste 28 von der Breite der Teilplatten zwischen den Führungsplättchen 22 eingefügt.

Eine trapezförmige obere Teilplatte ist selbstverständlich nicht nur bei einer der Figur 6 entsprechenden Gehäusewandstruktur einsetzbar, sondern auch beispielsweise bei einem Kollektor gemäß den Figuren 5 und 7. Die Vorteile der weit nach außen gezogenen oberen Kante sind hier in analoger Weise von Bedeutung.

Fig. 8 zeigt in Draufsicht in schematischer Weise einen Strahlungskollektor ohne Deckplatte, jedoch mit Stützplatten 4 und einem Rohrsystem zur Führung des wärmeaufnehmenden Mediums. Es sind zwei Sammelrohre 16 und -17 vorgesehen, die durch die Gehäusewände 3 hindurchgeführt sind und über zwei Einzelrohre 18 und 19 miteinander in Verbindung stehen. Das Einzelrohr 18 bildet zwischen den Sammelrohren 17 und 16 drei U-förmige Schleifen, die zunächst eine, dann drei und dann wieder eine Stützplatte 4 umschließen. Das Einzelrohr 19 bildet zwischen den Sammelrohren 17 und 16 ebenfalls drei U-förmige Schleifen, wobei zweimal eine und einmal drei Stützplatten 4 umschlossen werden, dies jedoch gegenüber dem Einzelrohr 18 um zwei Stützplatten versetzt. Das gesamte Rohrsystem ist in einer zur Zeichenebene parallelen Ebene geführt. Nicht dargestellt sind Absorptionsflächen, mit denen die Rohre gut wärmeleitend verbunden sind, und die sich zwischen den Stützplatten 4 ebenfalls in einer zur Zeichenebene parallelen Ebene erstrecken.

CRiGiNAL INSPECTED

Leerseite

FIiQiNAL INSPECTED

Claims

3049113

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 28.11.80 Gesellschaft mit BT01-El/le

beschränkter Haftung,
München

8861

Strahlungskollektor mit evakuiertem Innenraum. Patentansprüche

(1J Strahlungskollektor mit evakuiertem Innenraum, der von einem einseitig offenen, wannenartigen Gehäuse und einer auf dem Rand der Gehäuseöffnung aufliegenden, strahlungsdurchlässigen Deckplatte gebildet· wird, mit einem im Innenraum vorgesehenen Strahlungsabsorptionssystem sowie mit zwischen der Deckplatte und dem Gehäuseboden angeordneten, strahlungsdurchlässigen Stützelementen, dadurch gekennzeich net, daß die Stützelemente als Stützplatten (4) ausgebildet sind.
2. Strahlungskollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatten (4) in Schlitzen einer auf dem Gehäuseboden (5) aufliegenden Profilplatte (9) gelagert und zwischen den Gehäusewänden (3) einerseits und den Seitenkanten der Stützplatten sowie den Enden der Profilplatten andererseits Krafteinleitungselemente (12,14) vorgesehen sind.
3. Strahlungskollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Deckplatte (6) und/oder der Profilplatte (9) sowie den jeweils zugeordneten Kanten der Stützplatten (4) Streifen (8,10) aus elastischem Material angebracht sind.
4. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilplatte (9) in mehrere aneinandergefügte Profilelemente unterteilt ist.
5. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile der Profilplatte (9) bzw. der Profilelemente etwa die Form von Sinushalbwellen aufweisen.
6. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile, der Profilplatte (9) bzw. der Profilelemente etwa die Form von offenen Rechtecken aufweisen.

ORIGINAL INSPECTED
7. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn ze ichnet, daß die den Seitenkanten der Stützplatten (4) zugeordneten Krafteinleitungselemente (12) im Querschnitt im wesentli-

_____ chen^ ÜHPorm besitzen. , ___..
8. Strahlungskollektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungselemente (12) in im Querschnitt ebenfalls im wesentlichen ü-förmige, zum Teil an der Gehäusewand (3) anliegende Portsätze (13) der Profilplatte (9) bzw. Profilelemente eingepaßt sind.
9. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn ze ichnet, daß die Stützplatten (4) in zwei sich aufeinander abstützende Teilplatten (24,25) unterteilt sind und die dem Gehäuseboden (5) zugeordnete Teilplatte (25) sich etwa so weit wie die Profile der Profilplatte (9) bzw. der Profilelemente (20) in Richtung auf die Deckplatte (6) hin erstreckt und aus einem Material gefertigt ist, das eine größere Biegefestigkeit aufweist als das Material der der Deckplatte (6) zugeordneten Teilplatte (24).
10. Strahlungskollektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilplatten (24,25) sich jeweils über zwischen ihnen eingefügte • Streifen (26) aus elastischem Material aufeinander abstützen.

ORIGINAL INSPECTED
11. Strahlungskollektor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennze ichnet, daß in die Schlitze der Profile der Profilplatte (9) bzw. der Profilelemente (20) zu beiden Seiten der Stützplatten Führungsplattehen (22) eingeschoben sind, die sich in den Bereich der der Deckplatte

(6) zugeordneten Teilplatten (24) hinein erstrecken.
12. Strahlungskollektor nach Anspruch 11, dadurch g e kennz eichnet, daß nur für die beiden jeweils am weitesten außen gelegenen der einer jeden Stützplatte zugeordneten Schlitze Stützplättchen (22) vorgesehen sind.
13. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die einer Stützplatte (4) zugeordneten Schlitze unter der Stützplatte Stützstreifen (23) zur Aufnahme der vom Gehäuseboden (5) her eingeleiteten Querkräfte eingelegt sind.
14. Strahlungskollektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstreifen (23) zwischen den Profilen eine größere Breite als die Schlitze aufweisen.
15. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 9 bis 14,

■ dadurch gekennzeichnet, daß die der Deckplatte (6) zugeordneten Teilplatten (24)-im wesentlichen Trapezform aufweisen und die jeweils der längeren der beiden zueinander parallelen Trapezseiten entsprechenden Kanten der Deckplatte (6) zugekehrt sind.
16. Strahlungskollektor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die den Seitenkanten der Stützplatten (4) gegenüberliegenden. Gehäusewände (3) im Querschnitt im wesentlichen die Form von Viertelkreisbögen aufweisen, wobei die Wölbung gegen das Gehäuseinnere hin gerichtet ist.
17. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche

1 bis 16 dadurch gekennzeichnet , daß das Strahlungsabsorptionssystem ein mit Absorptionsflächen versehenes Rohrsystem (16,17,18,19) ist, dessen Rohre in einer zur Deckplatte (6) im wesentlichen parallelen Ebene zwischen den Stützplatten (4) verlaufen und um diese herumgeführt sind.
18. Strahlungskollektor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem aus zwei, jeweils in. U-förmigen, abwechselnd eine und drei Stützplatten (4) umschließenden Schleifen um die S-tützplatten herumgeführten Einzelrohren (18,19) besteht und die Schleifenfolgen der beiden Einzelrohre um zwei Stützplatten gegeneinander versetzt sind.
19. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsabsorptionssystem ein mit Absorptionsflächen versehenes Rohrsystem ist, dessen Rohre durch öffnungen in den Stützplatten (4) hindurchgeführt sind.

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