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Vorrichtung zur Verwertung der Sonnenwärme zu technischen Zwecken
Um die Sonnenwärme technisch zu verwerten, wobei an erster Stelle Gegenden mit ständiger,
starker Sonnenbestrahlung in Frage kommen, wird ein Paraboloidspiegel als Trichter
zum Auffangen der Sonnenstrahlen in die Richtung dieser Strahlen gestellt, darauf
wird die im Brennpunkt des Paraboloidspiegels gesammelte Wärme vermittels eines
oder mehrerer Ellipsoidspiegel z. B. zu einem Dampfkessel geleitet, in welchem sie
an das zu verdampfende Kesselwasser abgegeben wird, worauf mit dem erzeugten Dampf
eine Pumpe oder Maschine betrieben oder ein anderer Zweck erreicht wird.
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Eine solche Anlage kann z. B. folgendermaßen hergestellt werden und
ist in den Abb. i bis -. dargestellt. Es werden ein Paraboloidspiegel A und die
Ellipsoidspiegel i3, C, D und E derart miteinander starr verbunden, daß stets
zwei benachbarte Brennpunkte zusammenfallen. Die Außenwände der Spiegel sind aus
einem Stoff hergestellt, welcher ein guter Wärmeisolator ist, damit eine Wiederausstrahlung
der gesammelten Wärme durch die Wände nach Möglichkeit verhindert wird.
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Es ist bekannt, daß im parabolischen Spiegel eine Wärmequelle gebildet
und diese verwertet wurde, aber die Verwertung konnte immer nur im Brennpunkt des
Paraboloidspiegels vorgenommen werden. Die neue Einrichtung zur Aufnahme, Vereinigung
und Weiterleitung der Sonnenstrahlen ermöglicht es, außerhalb des Paraboloidspiegels
frei über die gewonnene Wärme zu verfügen. Am Ende der Ellipsoidspiegelreihe befindet
sich der Dampfkessel F, auf welchen die gesammelte Wärme übertragen wird. Diese
Übertragung kann erfolgen etwa durch die vermittels eines weiteren kleineren Paraboloidspiegels
G oder ohne einen solchen v orzunehinende Bestrahlung der Heizfläche H eines Walzenkessels
oder durch Einstrahlung der Wärme in ein Heizröter wie bei Heizröhrenkesseln und
noch auf verschiedene andere Weise. Um die gewünschte, genügend starke Wirkung der
eingeführten Wärme zu erzielen, sind die Abmessungen des die Strahlen aufnehmenden
Paraboloidspiegels A entsprechend groß zu wählen. Auch können zwei oder mehrere
Paraboloidspiegel mitEllipsoidenspiegelreihen durch Neben- und Übereinanderlagerungen
derart vereinigt «-erden, daß entweder die einzelnen Wärmemengen zusammengeführt
werden, welche dann in den Kessel geleitet werden, oder daß die einzelnen Wärmemengen
gleichzeitig getrennt an mehreren Stellen auf das Kesselwasser zur Einwirkung gelangen.
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Zum Betrieb der Anlage ist es erforderlich, daß der Paraboloidspiegel
A zur Aufnahme der Sonnenstrahlen stets so eingestellt ist, daß seine Achse sich
in der Richtung der Strahlen befindet. Dieses kann z. B. dadurch festgestellt werden,
daß ein kleiner Stab parallel der Achse des Paraboloidspiegels an dessen
Außenwand
angebracht wird, welcher bei richtiger Einstellunä des letzteren keinen Schatten
wirft.
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Eine ständige Einstellung des Paraboloidspiegels auf die Sonne, d.
h. sein selbsttätiges Folgen der Sonnenbewegung kann z. B. auf folgende Weise erreicht
werden Die Spiegelreihe und der Kessel werden geineinsam gedreht. Zu diesem Zweck
ruht sie beweglich auf Böcken I auf einem leichten Tragegerüst K, welches schräg
gelagert ist. Der vordere obere Teil dieses Gerüstes besitzt an der Unterseite einen
Schlitten I_, welcher auf dem halbkreisförmigen, auf einer Stütze 31 ruhenden und
glatten Führungsring N entlang gleitet. Dieser Führungsring I\' ist nach der Mitte
hin nach oben abgebogen, damit die Einrichtung der höher steigenden und wieder sinkenden
Sonne folgen kann. Um diesen Ring N dem Sonnenlauf während der Jahreszeiten anzupassen,
ist die Stütze des Ringes verstellbar eingerichtet. Das hintere untere Ende des
Tragegerüstes K lagert auf einem Ansatz O des Kesselbodens. Damit eine feste seitlicheVerbindung
zwischen Tragegerüst lind Kessel besteht, aber eine senkrechte Bewegung des ersteren
möglich ist, ist der Ansatz O des Kesselbodens z. B. gabelförmig ausgebildet, in
welcher Gabel das Tragegerüst 11 beweglich ruht, so daß also der Kessel bei seitlicher
Bewegung des Tragegerüstes mitgenommen wird, während er seine aufrechte Stellung
stets beibehält.
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Der Dampfkessel kann hier beispielsweise ein runder Stehkessel sein.
Dieser lagert vermittels eines spitzen und abgerundeten Zapfens P, der in der Mitte
des äußeren Kesselbodens angebracht ist, in einer angepaßten Vertiefung O einer
feststehenden Rundscheibe R; zwischen Boden und Scheibe ist eine kreisförmige Kugellagerung
S argebracht.
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Damit die starre, aus Ellipsoidspiegeln gebildete `Wärmeleitung der
steigenden und sinkenden Sonne folgen kann, ist der letzte Ellipsoidspiegel oder
bei Einfügung eines weiteren Paraboloidspiegels dieser durch einen Bolzen T in der
Kesselwand senkrecht drehbar gelagert. Dieser Einrichtung ist auch die innere Heizfläche
I1 dadurch angepaßt, daß sie in senkrechter Richtung kreisförmig abgerundet ist.
Bei röhrenartiger Beheizung ist das Rohrende beweglich gelagert. Auf diese Weise
kann das Tragegerüst !i mit derWärineleitung und dem Kessel seitlich und ersteres
außerdem auf- und abwärts bewegt werden.
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Ferner kann noch folgende Einrichtung getroffen werden: Der im Kessel
erzeugte Dampf wird von einem Dampfdom oder von einem in der Mitte der Deckenwand
befindlichen Rohrstutzen (T in ein feststehendes Dampfleitungsrohr L' abgegeben.
Infolge der halbkreisförmigen Drehbewegung des Kessels ist es nötig, bei seitlicher
Dampfabnahme z. B. aus dem Rohrstutzen die breitere Öffnung desselben etwa durch
eine bewegliche L`berlappung abzuschließen oder bei Dampfabnahme von oben eine abgedichtete,
aber bewegliche Kappe anzubringen. Der abgegebene Dampf kann zum Betrieb einer Pumpe,
einer Maschine oder zu anderen Zwecken dienen. Wenn eine Pumpe b1' betrieben wird,
so wird die obere Verlängerung der Kolbenstange a mit einem federnden Hebel h versehen.
Letzterer gleitet bei Aufwärtsgang an einem mit sägeartigen Zähnen eingerichteten
Zahnrad c entlang, während der Hebel bei A.bwärtsgehen des Kolbens in einen Zahn
einhakt und das Zahnrad dreht. 1=s findet also eine langsame und ruckweise Drehung
desselben statt. Um eine weitere noch langsamere und den örtlichen Verhältnissen
angemessene Drehbewegung zu erhalten, bringt man an dem Rad c noch seitlich einige
ab-und umgebogene Einzelzähne an, welche ein weiteres Zahnrad d ruckartig dadurch
sehr langsam drehen, daß sie nur zeitweise in die Zähne des Radesd eingreifen. Letzteres
Zahnrad besitzt auf der Achse eine Trommel e, um welche ein Seil f gewickelt wird.
Dieses Seil läuft an der Außenseite des Führungsringes V herum, faßt das Tragegerüst
IL in g und zieht es vermittels des SchlittensL über den glatten Ring N hinweg.
Sobald also in Anfangsstellung die Anlage in Betrieb gekommen ist, wird die stets
richtige Einstellung derselben zu dem Stand der Sonne selbsttätig erfolgen. Wie
beim Betrieb einer Pumpe kann auch beim Betrieb einer Dampfmaschine o. dgl. leicht
auf ähnliche Art die selbsttätige Einstellung der Anlage zur Sonne veranlaßt werden.
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Die selbsttätige Nachfüllung des Kesselwassers kann auf verschiedene
Weise erfolgen. Z. B. hat ein oberhalb des Kessels befindliches, mit Speisewasser
gefülltes (gegebenenfalls durch die Pumpe nachzufüllendes') Gefäß il .
einen Ablauf i mit loser und nachgebender Leitung zum Kessel, welcher durch
einen mit Feder versehener, Schieber l@: geschlossen ist. An diesem ist ein Doppelhebel
angebracht, dessen freier Arm l durch eine Nockenwelle gesteuert wird oder zeitweise
von einem Ansatz einer Laufkette in gefaßt und abgedrückt wird, wobei der Schieber
gehoben wird und Wasser abläuft. Nachdem der Hebelarm L von dem Ansatz abgeglitten
ist, -wird der Schieber h durch die Wirkung der Feder wieder geschlossen. Nockenwelle
oder Laufkette werden von dem Zahnrad c langsam und ruckweise bewegt. Auch diese
Einrichtung ist sehr gut regelbar und kann
also leicht den örtlichen
Verhältnissen angepaßt werden.
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Die beschriebenen selbsttätigen Einrichtungen der Anlage ermöglichen
es, daß sie, z. B. beim Betrieb einer Pumpe, durchaus selbsttätig arbeitet, ohne
daß während des Tags eine Wartung erforderlich ist. Erst beim ntergang der Sonne
wird die Anlage nachgesehen, und nötigenfalls wird geölt oder Wasser nachgefüllt:
sodann wird das Tragegerüst K rnit Leitung und Kessel von Hand in die Anfangslage
zurückgebracht.