WO2015135557A1 - Thermischer sonnenkollektor - Google Patents

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WO2015135557A1
WO2015135557A1 PCT/EP2014/000603 EP2014000603W WO2015135557A1 WO 2015135557 A1 WO2015135557 A1 WO 2015135557A1 EP 2014000603 W EP2014000603 W EP 2014000603W WO 2015135557 A1 WO2015135557 A1 WO 2015135557A1
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WO
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cover plate
absorber
frame body
solar collector
frame
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/000603
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Buchinger
Markus BAREK
Original Assignee
Sunlumo Technology Gmbh
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Publication date
Application filed by Sunlumo Technology Gmbh filed Critical Sunlumo Technology Gmbh
Priority to PCT/EP2014/000603 priority Critical patent/WO2015135557A1/de
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    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S80/50Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
    • F24S80/52Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings characterised by the material
    • F24S80/525Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings characterised by the material made of plastics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/60Thermal insulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S80/50Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S80/58Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings characterised by their mountings or fixing means
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the invention relates to a solar thermal collector, comprising a frame which has a lying in a frame plane frame body, which framed a plate-shaped absorber in a frame direction and which carries on a top side attached to the frame body translucent top Ab cover plate, which in a respect Frame plane perpendicular height direction of the frame body is spaced from the absorber, wherein between the upper cover plate and the absorber consisting of a translucent plastic mate- existing, honeycomb-structured with cavities upper insulating plate is arranged.
  • a known from WO 2010/082181 AI solar collector of this type comprises a plate-shaped absorber enclosing frame body, which is covered on an upper side of a translucent upper cover plate through which a light incidence for irradiation of the absorber is possible.
  • a honeycomb-like structured with cavities insulation plate which is transparent, but convection-induced Lucasst ömungen limits and thereby reduces heat loss.
  • the insulating plate is covered by the insulating plate. is clamped, a thermally insulating gas contained.
  • the upper cover plate In order to withstand the exposed during use wind and snow loads, the upper cover plate must be made relatively thick-walled, which adversely affects the weight and cost of the solar collector.
  • DE 198 10 208 A1 discloses a solar thermal collector which has an integrally formed plastic housing, which, inter alia, forms a light-permeable upper cover wall, which allows light to be irradiated for an absorber arranged at a height distance below it. Integral with the plastic housing is arranged at a distance above the absorber arranged ribbing, through which the stability of the plastic housing is improved and at the same time causes thermal insulation.
  • EP 2 587 184 A1 discloses a solar collector which has an absorber on the upper side of which a translucent upper cover plate is supported directly.
  • the existing glass cover plate is integrally connected to the elevations of an existing metal absorber. Since no insulation layer between the absorber and the upper cover plate is arranged in this solar collector, the efficiency should be limited.
  • DE 10 2008 005 856 B4 describes a solar collector which has a multi-part frame whose plastic material frame elements are inserted into one another and glued together by means of a hard foam.
  • EP 1 271 070 A2 describes the construction of a solar energy collector having an absorber enclosing frame, which has a one-piece, consisting of plastic material frame body. An existing of a transparent plastic material cover plate is placed on the frame body and glued or welded to the frame body.
  • the invention has for its object to propose measures that allow a compact, weight-saving and cost-effective design of the solar thermal collector.
  • the upper insulating plate has a height such that it supports the upper cover plate with respect to the absorber within the framed by the frame body area in the height direction.
  • the upper insulating takes over a double function by not only causes a thermal insulation, but also exerts a support function with respect to the translucent upper cover plate.
  • the height of the upper insulating plate is designed to bridge, in the region framed by the frame body, the height distance between the absorber and the upper cover plate in a manner which allows power transmission from the upper cover plate to the absorber.
  • the upper insulating plate is in particular designed so that it is already in the weather-related unloaded state of the upper cover plate with both the upper cover plate and the absorber in contact, in order to prevent or at least limit bending of the upper cover plate when wind and / or snow loads occur.
  • the described effect arises at least approximately even in a design in which the weather-based unloaded initial state, a minimal gap between the upper cover and the upper insulating present, the upper cover plate due to weather-related deflection to the supporting system on the upper insulating can bridge without taking damage.
  • the upper cover plate undergoes structural stabilization through the described support on the absorber, which allows to minimize its thickness without adverse effects on the resistance of the upper cover plate and thereby save weight and material costs.
  • the upper cover plate is fastened to the frame body by means of a laser welding connection.
  • the laser welding connection expediently has at least one laser welding seam which extends in the circumferential direction around the frame body and follows the course of the correspondingly designed upper mounting surface.
  • the laser weld thus follows the peripheral contour of the frame body and is produced in the manufacture of the solar collector by means of a laser welding device, wherein the welding process causing laser beam is moved so that it follows the contour of the mounting surface in the Umrahmungsraum.
  • the laser weld is thus preferably produced by contour welding.
  • the upper insulating plate is conveniently sandwiched between these two components without a firm connection to the upper cover plate and to the absorber. Their positional stability receives them in particular by the fact that it is supported on the edge of the inner surface of the framing frame body.
  • the upper cover plate and the upper insulating plate form a structural unit, which allows a particularly simple assembly.
  • a further, lower cover plate is arranged on an underside of the frame body opposite the upper side, which, like the upper cover plate, is arranged at a height distance from the absorber, wherein between the lower cover plate and the absorber lower insulating plate is arranged, which causes in a similar manner as the upper insulating plate a supporting effect in the height direction, between the absorber and the lower cover plate.
  • the lower insulating plate is expediently arranged without fixed connection to the absorber and to the lower cover plate in the area framed by the frame body.
  • the lower cover plate and the lower insulating plate form a structural unit, what allows a particularly simple installation.
  • the cavities of the insulating plate are expediently open both at the top and at the bottom. In this way, the light transmission is favored and the insulating plate has the lowest possible weight.
  • the frame body of the solar collector may have a one-piece construction.
  • a multi-part construction is considered in which the frame body composed of a plurality of successively arranged in the Umrahmungsraum and made of plastic material frame members, which are each directly attached by a welded joint, in particular by a Ultraschallsch dipharm. Since the frame members are made of plastic material, they can be welded together cost-saving without additional material. Welding ensures process-reliable production even with series production. malleable strength quality possible.
  • the Sch spaverbindun ⁇ gen can be realized time-saving and allow high volumes per unit time, because no curing times must be awaited.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the solar collector according to the invention in an oblique view from above, wherein by means of an arrow-dot-dash line the frame direction of the frame body is illustrated,
  • FIG. 3 is a plan view of the solar collector with viewing direction according to arrow III of Figure 1, wherein by means of a dashed line with arrows the frame direction of the frame body is illustrated and wherein through the transparent upper cover plate through the dashed lines indicated structure of an upper insulating plate is visible
  • FIG. 4 is a bottom view of the solar collector looking in the direction of arrow IV of FIG. 2, again showing the frame member's framing direction comparable to FIG.
  • Figure 5 shows a longitudinal section of the solar collector according to
  • Sectional plane VV of Figures 1 and 7 said sectional plane with the designated as frame level Main expansion plane of the frame body coincides, a cross section through the solar collector according to section line VI -VI of Figure 1 in an oblique view, the same cross-section as in Figure 6, but in a frontal view of the sectional plane, an exploded perspective view of the Son nenkollektors, different phases of an advantageous method for producing the solar collector, wherein also an advantageous modular construction of the solar collector and in particular of the frame body of the solar collector can be seen,
  • FIGS. 9 to 11 show a detailed illustration of preferred processes in the manufacture of the solar collector, which are concerned with the production of a welded connection between two frame parts and which are repeatedly used in the process sequence of FIGS. 9 to 11 with respect to the frame elements to be welded together there come,
  • FIG. 20 shows the method step illustrated in FIG. 16 in a view as viewed in the direction of arrow XX
  • FIG. 21 shows the method step illustrated in FIG. 17 in a view according to arrow XXI
  • Figures 22 and 23 show two temporally spread snapshots and in a viewing direction according to arrow XXII from FIG. 18.
  • the frame body is illustrated as a one-piece component, although it is preferred, which, as is apparent from other figures, composed of several juxtaposed in the Umrahmungsraum and welded together frame members.
  • thermal solar collector is used for heat recovery from sunlight. He has an absorber 2 with a preferred plate-like shape, which is housed in the interior of a 3 surrounding him collector housing 4.
  • the absorber 2 is illuminated by sunlight, so that an absorber fluid flowing through it, preferably a heat transfer fluid, heats up.
  • the heat obtained in this way can be used in particular for hot water preparation and / or for heating purposes.
  • the absorber 2 expediently consists entirely of a plastic material. It has a rectangular outer contour and is penetrated by one or more absorber channels 5, in which the absorber fluid flows through it.
  • the absorber 2 has a plate-shaped absorber section 2a, which extends between two mutually parallel and at opposite end faces of the absorber section 2a arranged first and second manifolds 2b, 2c.
  • the absorber section 2a is a plurality of so-called register channels 5a of the absorber channels 5, which in fluidic parallel connection with preferably pa Run parallel longitudinal extension between the two manifolds 2b, 2c and communicate with one each collecting duct 5b and 5c of the respective manifold 2b, 2c.
  • Be ⁇ of the solar collector 1 drive enters the absorber fluid through one of the two collecting channels 5b or 5c in the absorber 2, then flows under heat receiving the register channels 5a and leaves the absorber 2 and then through the other, opposite collecting duct 5c and 5b.
  • the absorber 2 has four corner regions 6. At each of these corner regions 6 there is an end section of a collecting pipe 2b, 2c designed as a connecting piece 7. Through this connection piece 7 through the absorber fluid is supplied to the absorber 2 and discharged from the absorber 2 during operation of the solar collector.
  • Each manifold 2b, 2c defines with its two opposite end portions two connecting pieces 7, of which depending on the type of use of the solar collector 1, only one connecting piece 7 or both connecting pieces 7 are used.
  • the absorber fluid is supplied through a connecting piece 7 of a collecting pipe 2b and discharged after passing through the register channels 5a through a connecting piece 7 of the other manifold 2b.
  • the unused connecting pieces 7 are closed.
  • headers 2b, 2c of the absorber 2 are connected in series, so that all connecting pieces 7 of the manifolds 2b, 2c are used to distribute the absorber fluid on the absorber 2 all solar panels 1.
  • the absorber 2 has a longitudinal axis 8a and a transverse axis 8b perpendicular thereto.
  • a vertical axis 8 c of the absorber 2 is perpendicular to the longitudinal axis 8a and the transverse axis 8b, wherein the main plane of extension of the absorber 2 is perpendicular to this vertical axis 8c.
  • the manifolds 2b, 2c extend in the axial direction of the transverse axis 8b, the register channels 5a in the axial direction of the longitudinal axis 8a.
  • the absorber 2 is enclosed by the collector housing 4.
  • the collector housing 4 contains a preferably rectangular frame 12, whose main component is a frame body 13 made of plastic material.
  • the collector housing 4 preferably also includes a translucent upper cover plate 14 and a lower cover plate 15, the latter having no light transmission.
  • Both cover plates 14, 15 are expediently made of a plastic material and preferably have a relatively thin wall thickness in the range of only 1.5 mm to 2.0 mm.
  • the frame body 13 preferably has a rectangular basic shape and could therefore also be referred to as a rectangular frame. However, its four corner areas are preferably rounded off. He has a longitudinal axis 16a and a perpendicular transverse axis 16b. Together, these longitudinal axis 16a and transverse axis 16b span a frame plane 17, which defines the main expansion plane of the frame body 13 and in which the frame body 13 lies. A perpendicular to the longitudinal axis 16a and the transverse axis 16b vertical axis of the frame body 13 is identified at 16c. Preferably, the frame body 13 is elongated and has in the axial direction of the longitudinal axis 16a larger dimensions than in the transverse direction.
  • the area framed by the frame body 13 is referred to as a frame window 18.
  • This frame window 18 of the absorber 2 sits with such an orientation that its
  • Main extent level coincides with the frame level 17.
  • the vertical axes 8c, 16c of the absorber 2 and of the frame body 13 run parallel to one another.
  • the frame body 13 each has a through hole 22, wherein all the through holes 22 are aligned in the axial direction of the transverse axis 16b.
  • the absorber 2 is inserted into the frame window 18 with the longitudinal axis 8a parallel to the longitudinal axis 16a of the frame body 13, so that its four connecting pieces 7 point in the axial direction of the transverse axis 16b and protrude from the frame window 18 through one of the through holes 22 to the outside. Since the through holes 22 are circumferentially confined, the absorber 2 is caught by the frame body 13 and can not fall out of the frame body 13.
  • the absorber 2 is nevertheless able to perform during the use of the solar collector 1 caused by thermal expansion limited relative movements with respect to the frame body 13.
  • the transverse dimensions of the absorber 2 in the region of its plate-shaped absorber section 2 a are selected so that they are only slightly smaller than the width of the frame window 18 enclosed by the frame body 18 in the same direction. In this way, the surface of the frame window 18 can optimally pass through the absorber 2 are filled, so that sets a good space utilization for the heat recovery.
  • the frame body 13 has a in Figures 1, 3, 4 and 11 indicated by dash-dotted arrow lines 23 extension direction, which is referred to as a framing direction 23. It han ⁇ delt here around the direction of extension of compassionkör ⁇ pers 13 around the absorber. 2
  • the framing direction 23 lies in the frame plane 17th
  • the frame body 13 also has an upper side 24 and a lower side 25 opposite thereto. These are those sides of the frame body 13 towards which the frame window 18 is open. It could also be said that the upper side 24 and the lower side 25 point in the axial direction of the vertical axis 16c.
  • the frame body 13 On its upper side 24, the frame body 13 has a circumferentially extending in the frame direction 23 and frame-like self-contained upper mounting surface 26.
  • This upper mounting surface 26 is located conveniently on an outwardly projecting strip-shaped mounting edge portion 28 which extends in the Umrahmungscardi 23 around the Frame body 13 extends and is an integral part of the frame body 13.
  • This attachment edge portion 28 is suitably in a plane parallel to the frame plane 17.
  • the frame body 13 is viewed in cross section, at least expedient ⁇ ßigerweise profiled substantially L-shaped. Its profile has a first L-leg 32a, which is aligned in the cross-section substantially in the axial direction of the vertical axis 16c, and also has a second L-leg 32b, which is associated with the bottom 25 and parallel to the frame plane 17 after protrudes inside. In this way, the upper opening of the frame window 18 is larger than the lower opening of the frame window 18.
  • already mentioned attachment edge portion 28 connects to the second L-leg 32b opposite top in one piece to the first leg of the L-32a and protrudes au ⁇ Shen, away from the frame window 18.
  • the two L-legs 32a, 32b are expediently rounded into one another.
  • a un ⁇ mon mounting surface 27 which faces downward and opposite to the upper mounting surface 26 is oriented. It also extends in the form of a strip around the frame window 28 in the framing direction 23.
  • this lower mounting surface 27 is formed on the inwardly projecting L-leg 32b of the frame body 13, so that the framed by her surface is slightly smaller than the framed by the upper mounting surface 26 surface.
  • the translucent upper cover plate 14 rests flat on the upper mounting surface 26. In this way, it covers the frame window 18 and closes this frame window 18 at the top 24. At its outer edge 33, the upper cover plate 14 expediently rounds flush with the frame body 13 and exemplarily with the fastening edge portion 28 from.
  • the lower cover plate 15 is flat against the lower mounting surface 27.
  • the same is expediently formed by a stepped contour of the second L-leg 32b, so that it is sunk in the frame body 13 and preferably flush with an adjacent to the lower mounting surface 27 on the underside 25 of the frame body 13 formed portion of the lower frame outer surface 34a.
  • the frame body 13 and the two attached to him upper and lower cover plates 14, 15, like the frame body 13th consist of a plastic material, together form the collector housing 4 and limit the absorber 2 receiving interior.
  • the upper cover plate 14 and preferably also the lower cover plate 15 are in a height direction 35 indicated by a double arrow, which is the axis direction of the vertical axis 16c, at a distance therefrom lying absorber 2 arranged.
  • a double arrow located between the upper cover plate 14 and the absorber 2 is an upper height distance "a" and between the lower cover plate 15 and the absorber 2, a lower height distance "b".
  • the upper height distance "a” defines an upper gap 36 and the lower height distance "b” a lower gap 37.
  • the upper intermediate space 36 there is expediently a with respect to the frame body 13 and with respect to the upper cover plate 14 separately formed upper insulating plate 38.
  • This upper insulating plate 38 is made of a translucent material and therefore allows passage of the through the upper cover plate 14 into the interior. 3 incident sunlight to the absorber 2.
  • the main purpose of the upper insulating plate 38 is a reduction of the convection-induced heat loss. It restricts air circulation in the upper space 36, which would form unhindered in the upper space 36 without the presence of the upper insulating plate 38 due to the temperature differences that occur there.
  • a lower insulating plate 39 serving the same purpose is located in the lower intermediate space 37.
  • plates 38, 39 expediently have such an outline that they at least approximately completely fill the associated intermediate space 36, 37 and extend all the way up to the frame body 13. As a result, they are fixed in their position within the frame body.
  • At least the upper insulating plate 38, but preferably both insulating plates 38, 39 is or are honeycomb-structured and defined or define a plurality of cavities 42, which are separated from each other by web-like wall sections of the respective insulating 38, 39.
  • the cavities 42 are rectangular and contoured in particular square, but they could also have a round contour or a hexagonal hexagonal contour in the strict sense.
  • the web-like wall portions of the insulating plates 38, 39 defining the cavities 42 are preferably arranged in a cross-shaped grid configuration.
  • the upper insulating plate 38 has an upper plate surface 38 a facing the upper cover plate 14 and a lower plate surface 38 b facing the absorber 2.
  • the lower insulating plate 39 has an absorber 2 facing upper plate surface 39a and the lower cover plate 15 facing lower plate surface 39b.
  • the cavities 42 are expediently continuous in the vertical direction and open both to the associated upper plate surface 38a, 39a and to the associated lower plate surface 38b, 39b.
  • the lower insulating plate 39 need not have a transparent to radiation ⁇ ness, it may consist of an opaque material. In an embodiment not shown, the lower insulating plate 39 has a deviating from the upper insulating plate 38 structure whose structure is still kos ten monter.
  • the upper insulating plate 38 in the height direction 35 has such dimensions that it te the upper Abdeckplat 14 relative to the absorber 2 in the height direction 35 is supported. Wind loads or snow loads, which act on use of the solar collector 1 on the upper cover plate 14 are thus transmitted from the upper insulating plate 38 to the absorber 2, whereby the upper cover plate 14 experiences a mechanical support see that prevents or at least restricts their deflection the risk of damage is considerably reduced.
  • the insulating plates 38, 39 are designed such that they abut directly on the absorber 2 as well as on the associated upper cover plate 14 and lower cover plate 15, respectively.
  • a solid connection is preferably dispensed with, so that relative movements between the components parallel to the frame plane 17 are possible, as a result of which thermal stresses can at least largely be ruled out.
  • the upper insulating plate 28 is thus expediently sandwiched between these two components 14 without a firm connection to the upper cover plate 14 and to the absorber 2,
  • the upper insulating plate 28 and / or the lower insulating plate 39 has no firm connection to the absorber 2, but with the adjacent upper and lower cover plate 14, 15 firmly connected.
  • the upper and / or lower insulating plate 28, 39 integrally formed with the associated cover plate 14, 15 or materially, for example, by an adhesive bond or by a welded joint, to attach to the associated cover plate 14, 15.
  • the respective cover plate 14, 15 can then be installed together with the insulating plate 28, 39 arranged thereon as a structural unit.
  • At least the upper cover plate 14, but preferably also the lower cover plate 15 is fixed by means of a laser weld joint 43 on the frame body 13.
  • This laser welding connection 43 preferably consists of at least one laser weld seam 44, which is designed as a weld that is self-contained in its longitudinal direction and that extends along the associated upper mounting surface 26 or lower mounting surface 27 in the framing direction 23.
  • the laser weld 44 is thus an endless, annular self-contained weld, which extends continuously along the entire circumferential length of the respective upper and lower mounting surface 26, 27.
  • the two laser welding connections 43 ensure reliable foreclosure of the interior 3 to the environment and thus prevent contamination of the interior 3, which could impair the efficiency of the solar collector 1.
  • the laser weld joint 43 is advantageously realized with two cover plates 14, 15 directly to the associated Mon ⁇ days surface 26, 27th In order to make this possible, the laser welding connections 43 are preferably designed as laser transmission welded connections 43a.
  • the two cover plates 14, 15 Prior to carrying out the welding operation, the two cover plates 14, 15 according to the arrows 46 in Figure 13 at the same time or sequentially to the associated upper and lower mounting surface 26, 27 attached, followed by the laser welding followed. During the laser welding process, the relevant cover plate 14, 15 is at least in the momenta- NEN welding zone to the associated Mon age materials 26, 27 pressed.
  • the laser welding takes place by contour welding, wherein the laser beam is guided by means of a suitable positioning device, for example a robot, along the welding contour, in this case the respective mounting surface 26, 27, while the joining parts to be welded together are pressed against each other by suitable clamping means or pressing means.
  • a laser welding head 47 emitting the laser beam is indicated, as it is about to move according to arrow 48 following the longitudinal course of the upper mounting surface 26, specifically in the region of the outer plate surface of the upper cover plate 14 facing away from the frame body 13.
  • the laser welding head 47 is simultaneously used as a pressing tool, which is in direct contact with the outer surface of the upper cover plate 14 and the welding movement 48 participates and also follows the welding contour.
  • the laser welding head 47 may, for example, have a pressure ball, which is transparent to the laser light and which rolls on the outer surface of the upper cover plate 14.
  • a counter-holder which may be, for example, a clamping device fixing the frame body 13.
  • the lower cover plate 15 is welded to the frame body 13 in the region of the lower mounting surface 27.
  • the correspondingly umzupo- Positioning laser welding head 47 is used or another, unspecified laser welding head is used.
  • the respective insulating plate 38, 39 is placed in the receiving upper and lower spaces 36, 37, respectively, before the respective upper and lower cover plates 14, 15 is attached.
  • the frame body 13 may well be a one-piece plastic component.
  • the frame body 13 is composed of a plurality of individual components and, in particular, consists of a plurality of frame elements 52 arranged successively in the surrounding direction 23 and fastened to each other.
  • a welded joint 53 is preferably provided in each case.
  • the solar collector 1 of the embodiment is manufactured in this way.
  • the aforementioned welded connection 53 between adjacent frame elements 52 is in particular an ultrasonic welded connection 53a. It has the particular advantage that the frame members 52 made of plastic material can be welded together with a short welding time and a narrow heat-affected zone and thus a very low risk of distortion.
  • corner elements 52a are suitably designed L-shaped and have each two orthogonal aligned leg portions 54.
  • the two leg portions 54 of each corner element 52 are the same length. In principle, but also different lengths leg portions 54 may be provided.
  • the frame body 13, as far as the frame members 52 is composed exclusively of four corner members 52a of the type explained above, which are each connected in pairs at their leg portions 54 and in particular welded together.
  • each corner member 52a is directly connected to a leg portion 54 of another corner member 52a, while the other leg portion 54 of each corner member 52a is connected to one of the longitudinal members 52b.
  • Each corner element 52a expediently has one of the through holes 22 for a connecting piece 7 of the absorber 2.
  • the four corner elements 52a are apart from the placement tion of the through holes 22 preferably designed identically.
  • the longitudinal elements 52b have expediently a linear extension. They preferably have the same cross section over their entire length.
  • the length and width of the frame body 13 can be determined according to the respective needs. So you have the easy way, by using
  • the frame members 52 are formed so that in the frame direction 23 each adjacent frame members 52 overlap a piece in the frame direction 23.
  • the welded connection 53 which is preferably in the form of an ultrasonic welded connection 53a, is expediently located in the region of the overlapping sections 55, 56 of the adjacent frame elements 52 and, in particular, exclusively in this area. These overlapping sections 55, 56 are also referred to below as overlapping sections 55, 56.
  • the frame elements 52 overlap only in regions. In order to obtain an exactly reproducible frame contour, it is advantageous if the frame elements 52 which are adjacent in the framing direction 23 have facing end faces 57, 58 which point in the framing direction 23 and with which they in particular butt against one another. Thereby the relative position between the frame members 52 in the framing direction 23 is defined.
  • each corner element 52a has a mutually rechtwinkeli ⁇ ge orientation. They are each at the end of one of the two leg sections 54.
  • Each corner element 52a expediently has two integrally formed connecting straps 61, which in each case project beyond one of the two end faces 57, 58 in the framing direction 23. These connecting straps 61 form the sections 55a of the corner elements 52a which overlap with the longitudinal elements 52b.
  • the corner elements 52a if one leaves the connec ⁇ tion tabs 61 disregarded, the same cross-sectional contour as the longitudinal elements 52b.
  • the end faces 58 of the longitudinal elements 52b abut identically shaped end faces 57 of the corner elements 52a.
  • the connecting tabs 61 are preferably on the window frame 18 facing the inside of the corner members 52a integrally formed in one piece einstü ⁇ and project beyond the respective adjacent end face 57 in the setting direction 23rd They have one of the end face 57 upstream, perpendicular to the framing direction 23 outwardly facing, the frame window 18 facing away from outer surface 62, which forms in the preferred weld 53 of the embodiment, an outer joining surface 62a.
  • the section 56 of the adjacent longitudinal element 52b which overlaps a connection tab 61 has an inner surface 63 which faces the frame window 18 and which, in the preferred embodiment of the present invention, has an inner surface 63
  • Compound 53 of the embodiment forms an inner joining surface 63 a.
  • the weld 53 is an ultrasonic weld 53a
  • the weld 53 is limited to joining the overlapping portions 55, 56 with at least one weld 64 in the contact area between the facing outer and inner mating surfaces 62a, 63a.
  • welds 64 of the welded joint 53 is expediently limited to the contact region between the two joining surfaces 62a, 63a. Between the mutually facing end faces 57, 28, no connection whatsoever is preferably provided, since the welded connection 53 has sufficient strength between the overlapping sections 55, 56.
  • two weld seams 64 are formed in the contact region between the outer joining surface 62a and the inner joining surface 63a. These are in particular ultrasonic welds.
  • Each weld 64 located in this contact region expediently has a longitudinal course which coincides with the framing direction 23. It is also advantageous if the at least one weld 64, which applies to the exemplary embodiment, both to the lower frame outer surface 34 a as well as to this opposite, the top 24 zugeordne- the upper frame outer surface 34b is spaced apart. This spacing applies in particular to the lower mounting surface 27 formed by the lower frame outer surface 34a and the upper mounting surface 26 formed by the upper frame outer surface 34b.
  • This embodiment has the advantage that the mounting surfaces 26, 27 are flat in terms of their flatness Welded connection 53 are not impaired and a flat installation of the cover plates 14, 15 is ensured, which is for a precise laser welding connection of the cover plates 14, 15 of advantage.
  • the connecting straps 61 can alternatively also be arranged on the longitudinal elements 52b. Furthermore, it is possible to form a connection tab 61 on each corner element 52a and on each longitudinal element 52b. In view of a rational production, however, it is advantageous if the longitudinal elements 52b as described above, are designed connectionless.
  • the frame elements 52 are formed in the region of their overlapping sections 55, 56 so that they can be attached to one another in a direction perpendicular to the Umrahmungsplatz 23 Ansetzcardi 65, which is illustrated by arrows in Figure 10, wherein the immediately overlapping in the Umrahmungsplatz 23 Condition results without the frame members 52 would still have to be moved relative to each other in the Umrahmungsplatz 23.
  • the axial overlap is therefore limited to a certain peripheral region of the frame members 52, which is particularly well expressed in Figures 20 to 23.
  • the absorber 2 described above is first provided according to FIG. 9. This absorber 2 is expediently placed in a holding device (not further illustrated) in an orientation in which its expansion plane extends horizontally.
  • the special feature is that the frame body 13 is mounted during its assembly directly to the outer periphery of the absorber 2, so that the absorber 2 after the completion of the frame body 13 already the desired mounting position within the frame window 18th of the frame body 13 occupies.
  • each other frame members 52 are placed either simultaneously or sequentially in the region of the outer edge 66 of the absorber 2.
  • FIGS. 10 and 15 show the intermediate state achievable in this way with corner elements 52a attached to the absorber 2.
  • the representation of FIG. 15 as well as the overall representation in FIGS. 14 to 19 are limited to a corner region and to the connection of a corner element 52a to a longitudinal element 52b.
  • the corner elements 52a are conveniently fixed in place by the above-mentioned holding device.
  • a number of projections 68 corresponding to the number of welds 64 to be produced are expediently formed on the outer joining surface 62a, which act as energy directors and on which the inner joining surface 63a comes into abutment.
  • protrusions 68 could additionally or alternatively also be formed on the inner joining surface 63a of the longitudinal elements 52b.
  • the welded connection 53 or ultrasonic welded connection 53a is produced by means of a welding device 72, which in the exemplary embodiment is an ultrasonic welding device 72a. This process is illustrated in FIGS. 17, 18, 22 and 23.
  • the ultrasonic welding device 72a has a sootrode 73, which acts on the overlapping portion 56 of the longitudinal element 52b from the outer surface opposite the inner joining surface 63a, and the same against that of FIG
  • the overlapping portion 55 of the corner element 62a formed by the connecting tab 61 presses from the side of the frame window 18 by means of a counter-holder 74
  • Welding device 72 is supported. As shown in FIG. 15, this counter-holder 74 was expediently placed according to the arrow 75 on the inner surface of the connecting plate 61 opposite the outer joining surface 62a before the longitudinal element 52b was applied.
  • the sonotrode 73 also functions as a pressing device by which the overlapping portions 55, 56 are pressed transversely to the framing direction 23 so that they abut flush with each other when the projections or energy directors 68 melt due to the ultrasonic influence of the sonotrode 73.
  • the arrows 76 of Figures 17 and 21 illustrate how the sonotrode 73 is moved from the outside to the longitudinal element 52b.
  • the arrow 77 in FIG. 22 is intended to clarify the pressing force with which the sonotrode 73 is pressed, so that the two overlapping sections 55, 56 are pressed together with simultaneous melting of the projections 68.
  • welds 64 are formed in the area of the projections 68 acting as energy directors. The same are indicated in FIG.
  • the further steps for completing the solar collector 1 can follow. These steps include in particular the insertion of the upper insulating plate 38 and the lower insulating plate 39 according to arrows 82 in Figure 12 in the equipped with the absorber 2 frame window 18 from opposite sides. The insulating plates 38, 39 are inserted, so that they rest against the upwardly or downwardly facing surface of the absorber 2.
  • the upper and lower cover plates 14, 15 are attached to the frame body 13 and welded to the frame body 13 in the above-described manner to the assembly produced in this way according to the arrows 46 in Figure 13.
  • the insertion of the insulating plates 38, 39 and welding of the cover plates 14, 15 is expediently carried out in such an order that first the upper insulating plate 38 is inserted and then the upper cover plate 14 is positioned thereon and welded.
  • the assembly thus produced is rotated by 180 °, so that the lower frame outer surface 34a facing upward, whereupon inserted from above the lower insulating plate 39 and the lower covering ⁇ plate 15 is placed and welded.
  • the absorber 2 it is also possible to place the absorber 2 at its original provision already on a layered arrangement consisting of the lower cover plate 15 and the lower insulating plate 39, so that the turning of the frame body 13 for insertion of the lower insulating plate 39 is unnecessary. In this case, the laser welding connection 43 is then performed at the lower cover plate 15 from below.

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Abstract

Es wird ein thermischer Sonnenkollektor (1) vorgeschlagen, der einen Rahmenkörper (13) aufweist, der einen plattenförmigen Absorber (2) umrahmt. An einer Oberseite (24) des Rahmen körpers (13) ist eine lichtdurchlässige obere Abdeckplatte (14) angeordnet, die in einer Höhenrichtung (35) des Rahmenkörpers (13) zu dem Absorber (2) beabstandet ist. Zwischen der oberen Abdeckplatte (14) und dem Absorber (2) befindet sich eine obere Isolierplatte (38), die eine derartige Höhe hat, dass sie die obere Abdeckplatte (14) bezüglich des Absorbers (2) in der Höhenrichtung (35) abstützt. Auf diese Weise ist die obere Abdeckplatte (14) selbst bei geringer Dicke ohne Beschädigungsgefahr durch Umgebungseinflüsse hoch belastbar.

Description

Thermischer Sonnenkollektor
Die Erfindung betrifft einen thermischen Sonnenkollektor, mit einem Rahmen, der einen in einer Rahmenebene liegenden Rahmenkörper aufweist, der einen plattenförmigen Absorber in einer Umrahmungsrichtung umrahmt und der an einer Oberseite eine an dem Rahmenkörper befestigte lichtdurchlässige obere Ab- deckplatte trägt, die in einer bezüglich der Rahmenebene rechtwinkeligen Höhenrichtung des Rahmenkörpers zu dem Absorber beabstandet ist, wobei zwischen der oberen Abdeckplatte und dem Absorber eine aus lichtdurchlässigem Kunststoffmate- rial bestehende, wabenartig mit Hohlräumen strukturierte obere Isolierplatte angeordnet ist.
Ein aus der WO 2010/082181 AI bekannter Sonnenkollektor dieser Art enthält einen einen plattenförmigen Absorber umschließenden Rahmenkörper, der an einer Oberseite von einer lichtdurchlässigen oberen Abdeckplatte abgedeckt ist, durch die hindurch ein Lichteinfall zur Bestrahlung des Absorbers möglich ist. Unterhalb der oberen Abdeckplatte und mit Höhenabstand zu dem Absorber befindet sich eine wabenartig mit Hohlräumen strukturierte Isolierplatte, die zwar lichtdurchlässig ist, konvektionsbedingte Luftst ömungen jedoch einschränkt und dadurch den Wärmeverlust reduziert. Zusätzlich ist in einer zwischen der Isolierplatte und dem Absorber angeordneten Isolierkammer, die von der Isolierplatte über- spannt wird, ein wärmeisolierend wirkendes Gas enthalten. Um den bei der Nutzung ausgesetzten Wind- und Schneelasten Stand halten zu können, muss die obere Abdeckplatte relativ dickwandig ausgeführt sein, was sich nachteilig auf das Gewicht und die Herstellungskosten des Sonnenkollektors auswirkt.
Die DE 198 10 208 AI offenbart einen thermischen Solarkollektor, der über ein integral ausgebildetes Kunststoffgehäuse verfügt, das unter anderem eine lichtdurchlässige obere Abdeckwand bildet, die einen Lichteinfall zur Bestrahlung eines mit Höhenabstand darunter angeordneten Absorbers ermöglicht. Einstückig mit dem Kunststoffgehäuse ist eine mit Abstand oberhalb des Absorbers angeordnete Verrippung ausgebildet, durch die die Stabilität des Kunststoffgehäuses verbessert wird und die zugleich eine Wärmedämmung bewirkt.
Aus der EP 2 587 184 AI geht ein Solarkollektor hervor, der über einen Absorber verfügt, an dessen Oberseite sich direkt eine lichtdurchlässige obere Abdeckplatte abstützt. Die aus Glas bestehende Abdeckplatte ist stoffschlüssig mit den Erhebungen eines aus Metall bestehenden Absorbers verbunden. Da bei diesem Solarkollektor keine Isolationsschicht zwischen dem Absorber und der oberen Abdeckplatte angeordnet ist, dürfte der Wirkungsgrad eingeschränkt sein.
Die DE 10 2008 005 856 B4 beschreibt einen Sonnenkollektor, der über einen mehrteiligen Rahmen verfügt, dessen aus Kunststoffmaterial bestehende Rahmenelemente ineinander eingesteckt und mittels eines Hartschaumes miteinander verklebt sind .
Aus der DE 103 28 528 AI ist ein Sonnenkollektor bekannt, der einen mehrteiligen Rahmenkörper aufweist, dessen Rahmenele- mente in den Eckbereichen des Rahmenkörpers durch Eckwinkel formschlüssig miteinander verbunden sind.
Die EP 1 271 070 A2 beschreibt den Aufbau eines Solarenergiekollektors, der einen einen Absorber umschließenden Rahmen aufweist, der über einen einstückigen, aus Kunststoffmaterial bestehenden Rahmenkörper verfügt . Eine aus einem transparenten Kunststoffmaterial bestehende Abdeckplatte ist auf den Rahmenkörper aufgesetzt und mit dem Rahmenkörper verklebt oder verschweißt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen, die einen kompakten, gewichtssparenden und kostengünstigen Aufbau des thermischen Sonnenkollektors ermöglichen .
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass die obere Isolierplatte eine derartige Höhe hat, dass sie die obere Abdeckplatte bezüglich des Absorbers innerhalb des von dem Rahmenkörper umrahmten Bereiches in der Höhenrichtung abstützt.
Auf diese Weise übernimmt die obere Isolierplatte eine Doppelfunktion, indem sie nicht nur eine Wärmeisolierung bewirkt, sondern auch eine Abstützfunktion bezüglich der lichtdurchlässigen oberen Abdeckplatte ausübt. Die Höhe der oberen Isolierplatte ist so ausgelegt, dass sie in dem vom Rahmenkörper umrahmten Bereich den Höhenabstand zwischen dem Absorber und der oberen Abdeckplatte in einer Weise überbrückt, die eine Kraftübertragung von der oberen Abdeckplatte zum Absorber ermöglicht. Dabei ist die obere Isolierplatte insbesondere so ausgelegt, dass sie bereits im witterungsbedingt unbelasteten Zustand der oberen Abdeckplatte mit sowohl der oberen Abdeckplatte als auch dem Absorber in Kontakt steht, um bei Auftreten von Wind- und/oder Schneelasten ein Durchbiegen der oberen Abdeckplatte zu verhindern oder zumindest zu begrenzen. Allerdings stellt sich der geschilderte Effekt zumindest annähernd auch schon bei einer Gestaltung ein, bei der im witterungsbedingt unbelasteten Ausgangszustand ein minimaler Zwischenraum zwischen der oberen Abdeckplatte und der oberen Isolierplatte vorliegt, den die obere Abdeckplatte aufgrund von witterungsbedingter Durchbiegung bis zur abstützenden Anlage an der oberen Isolierplatte überbrücken kann, ohne Schaden zu nehmen. Jedenfalls erfährt die obere Abdeckplatte durch die geschilderte Abstützung am Absorber eine strukturelle Stabilisierung, die es erlaubt, ohne nachteilige Auswirkungen auf die Widerstandsfähigkeit der oberen Abdeckplatte deren Dicke zu minimieren und dadurch Gewicht und Materialkosten einzusparen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor .
Vorzugsweise ist die obere Abdeckplatte mittels einer Laserschweißverbindung am Rahmenkörper befestigt. Die Laserschweißverbindung verfügt zweckmäßigerweise über mindestens eine Laserschweißnaht, die sich im der Umrahmungsrichtung rings um den Rahmenkörper herum erstreckt und dabei dem Verlauf der entsprechend gestalteten oberen Montagefläche folgt. Die Laserschweißnaht folgt also der Umfangskontur des Rahmenkörpers und wird bei der Herstellung des Sonnenkollektors mittels einer Laserschweißvorrichtung erzeugt, wobei der den Schweißvorgang hervorrufende Laserstrahl so bewegt wird, dass er der Kontur der Montagefläche in der Umrahmungsrichtung folgt. Die Laserschweißnaht wird also bevorzugt durch Konturschweißen erzeugt. Mit einer solchen Laserschweißverbindung lässt sich in vorteilhafter Weise ohne die Verwendung zusätzlicher Dichtelemente eine fluiddichte Verbindung zwischen der oberen Abdeckplatte und dem Rahmenkörper erzielen. Als besonders vorteilhaft wird es in diesem Zusammenhang angesehen, die Laserschweißverbindung als eine Laserdurchstrahlschweißverbindung auszuführen. Dabei wird eine im Kontaktbereich zwischen der oberen Abdeckplatte und dem Rahmenkörper liegende Schweißnaht durch die obere Abdeckplatte hindurch erzeugt, indem für die obere Abdeckplatte ein für die Laserstrahlung transparentes Kunststoffmaterial verwendet wird, für das Material des Rahmenkörpers auf ein die Laserstrahlung zumindest weitestgehend absorbierendes Kunststoffmaterial zurückgegriffen wird.
Die obere Isolierplatte wird zweckmäßigerweise ohne eine feste Verbindung zur oberen Abdeckplatte und zum Absorber sandwichartig zwischen diese beiden Komponenten eingelegt. Ihre Lagestabilität erhält sie dabei insbesondere dadurch, dass sie sich randseitig an der Innenfläche des sie umrahmenden Rahmenkörpers abstützt.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die obere Isolierplatte einstückig mit der oberen Abdeckplatte auszubilden oder stoffschlüssig, beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder eine Schweißverbindung, an der oberen Abdeckplatte zu befestigen. Dadurch bilden die obere Abdeckplatte und die obere Isolierplatte eine Baueinheit, was eine besonders einfache Montage ermöglicht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn an einer der Oberseite entgegengesetzten Unterseite des Rahmenkörpers eine weitere, untere Abdeckplatte angeordnet ist, die wie die obere Abdeckplatte in einem Höhenabstand zum Absorber angeordnet ist, wobei zwischen der unteren Abdeckplatte und dem Absorber eine untere Isolierplatte angeordnet ist, die in vergleichbarer Weise wie die obere Isolierplatte eine Abstützwirkung in der Höhenrichtung hervorruft, und zwar zwischen dem Absorber und der unteren Abdeckplatte. Auf diese Weise ergibt sich in der vertikalen Richtung bzw. Höhenrichtung des Sonnenkollektors eine durchgehende mechanische Abstützung von der oberen Abdeckplatte bis zur unteren Abdeckplatte, wobei sich letztere bei der Verwendung des Sonnenkollektors an der den Sonnenkol lektor tragenden externen Tragstruktur abstützen kann. Dies führt zu einer sehr hohen Belastbarkeit des Sonnenkollektors in seiner Höhenrichtung und gewährleistet insbesondere eine hohe Belastbarkeit der oberen Abdeckplatte gegen Wind- und Schneelasten selbst bei geringer Wandstärke. Letzteres wiede rum schafft die Möglichkeit zur Verwendung gewichtsarmer Ab- deckplatten, was einerseits den Materialaufwand und andererseits das Gesamtgewicht des Sonnenkollektors verringert.
Die untere Isolierplatte ist zweckmäßigerweise ohne feste Verbindung zum Absorber und zur unteren Abdeckplatte in dem vom Rahmenkörper umrahmten Bereich angeordnet. Es besteht je doch auch die Möglichkeit, die untere Isolierplatte einstückig mit der unteren Abdeckplatte auszubilden oder stoffschlüssig, beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder ei ne Schweißverbindung, an der unteren Abdeckplatte zu befesti gen. Dadurch bilden die untere Abdeckplatte und die untere Isolierplatte eine Baueinheit, was eine besonders einfache Montage ermöglicht.
Was die Befestigung der unteren Abdeckplatte am Rahmenkörper anbelangt, gilt das weiter oben in Bezug auf die Befestigung der oberen Abdeckplatte Gesagte entsprechend. Auch bei der unteren Abdeckplatte empfiehlt sich zur Befestigung am Rahmenkörper eine Laserschweißverbindung und insbesondere eine LaserdurchstrahlSchweißverbindung . Da die untere Isolierplatte keine Lichtdurchlässigkeit aufzuweisen hat, kann sie prinzipiell beliebigen Aufbaus sein. Allerdings ist es empfehlenswert, sie unabhängig davon, ob sie aus einem lichtdurchlässigen oder aus einem lichtundurchläs¬ sigen Material besteht, wie die obere Isolierplatte wabenartig zu strukturieren, so dass sie eine Vielzahl von Hohlräumen definiert. Der Begriff „wabenartig" ist dabei in einem breiten Sinn zu verstehen und nicht auf eine sechseckige Kontur beschränkt. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung der Hohlräume mit rechteckigem und insbesondere quadratischem Querschnitt erwiesen.
Bei einer wabenartig strukturierten Isolierplatte sind die Hohlräume der Isolierplatte zweckmäßigerweise sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite offen. Auf diese Weise wird die Lichtdurchlässigkeit begünstigt und die Isolierplatte hat ein möglichst geringes Gewicht.
Wie sich gezeigt hat, lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Aufbau des Sonnenkollektors eine geringe Plattendicke der Ab- deckplatten im Bereich von nur 1,5 mm bis 2,0 mm realisieren.
Der Rahmenkörper des Sonnenkollektors kann über einen einstückigen Aufbau verfügen. Als wesentlich vorteilhafter wird allerdings ein mehrteiliger Aufbau angesehen, bei dem sich der Rahmenkörper aus einer Mehrzahl von in der Umrahmungsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten und aus Kunststoffmaterial bestehenden Rahmenelementen zusammensetzt, die jeweils durch eine Schweißverbindung unmittelbar aneinander befestigt sind, und zwar insbesondere durch eine Ultraschallschweißverbindung. Da die Rahmenelemente aus Kunststoffmaterial bestehen, können sie kostensparend ohne Zusatzwerkstoff miteinander verschweißt werden. Durch das Verschweißen ist eine prozesssichere Herstellung mit selbst bei Serienproduktion reprodu- zierbarer Festigkeitsqualität möglich. Die Schweißverbindun¬ gen lassen sich zeitsparend realisieren und ermöglichen hohe Stückzahlen pro Zeiteinheit, weil keine Aushärtezeiten abgewartet werden müssen.
Nachfolgend wird die Erfindung mit ihren verschiedenen vorteilhaften Ausprägungen anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors in einer Schrägansicht von oben her, wobei mittels einer mit Pfeilen versehenen strichpunktierten Linie die Umrahmungsrichtung des Rahmenkörpers verdeutlicht ist,
Figur 2 den Sonnenkollektor aus Figur 1 in einer Schrägansicht von unten her,
Figur 3 eine Draufsicht des Sonnenkollektors mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus Figur 1, wobei mittels einer mit Pfeilen versehenen strichpunktierten Linie die Umrahmungsrichtung des Rahmenkörpers verdeutlicht ist und wobei durch die transparente obere Abdeckplatte hindurch die gestrichelt angedeutete Struktur einer oberen Isolierplatte sichtbar ist,
Figur 4 eine Unteransicht des Sonnenkollektors mit Blickrichtung gemäß Pfeil IV aus Figur 2, wobei wiederum vergleichbar mit Figur 3 die Umrahmungsrichtung des Rahmenkörpers kenntlich gemacht ist,
Figur 5 einen Längsschnitt des Sonnenkollektors gemäß
Schnittebene V-V aus Figuren 1 und 7, wobei diese Schnittebene mit der als Rahmenebene bezeichneten Hauptausdehnungsebene des Rahmenkörpers zusammenfällt, einen Querschnitt durch den Sonnenkollektor gemäß Schnittlinie VI -VI aus Figur 1 in einer Schrägansicht , den gleichen Querschnitt wie in Figur 6, jedoch in einer Frontalansicht auf die Schnittebene, eine perspektivische Explosionsdarstellung des Son nenkollektors , verschiedene Phasen eines vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung des Sonnenkollektors, wobei außerdem ein vorteilhafter modularer Aufbau des Sonnenkollektors und insbesondere des Rahmenkörpers des Sonnenkollektors ersichtlich ist,
Figuren eine detaillierte Illustration bevorzugter Verfah- 14 bis 19 rensschritte bei der Herstellung des Sonnenkollektors, die sich mit der Herstellung einer Schweißverbindung zwischen zwei Rahmenteilen befassen und die bei der Verfahrensabfolge der Figuren 9 bis 11 in Bezug auf die dort miteinander zu verschweißenden Rahmenelemente mehrfach zur Anwendung kommen,
Figur 20 den in Figur 16 illustrierten Verfahrensschritt in einer Ansicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil XX,
Figur 21 den in Figur 17 illustrierten Verfahrensschritt in einer Ansicht gemäß Pfeil XXI, und Figuren den aus Figur 18 ersichtlichen Verfahrensschritt in 22 und 23 zwei zeitlich gespreizten Momentaufnahmen und in einer Blickrichtung gemäß Pfeil XXII aus Figur 18.
In den Figuren 1 bis 7 ist der Rahmenkörper als eine einstückige Komponente illustriert, obwohl er sich bevorzugt, was wie dies aus anderen Figuren hervorgeht, aus mehreren in der Umrahmungsrichtung aneinandergereihten und miteinander verschweißten Rahmenelementen zusammensetzt.
Der in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete thermische Sonnenkollektor wird zur Wärmegewinnung aus Sonnenlicht eingesetzt. Er verfügt über einen Absorber 2 mit einer bevorzugt plattenartigen Gestalt, der im Innenraum 3 eines ihn ringsum umschließenden Kollektorgehäuses 4 untergebracht ist. Bei der Nutzung des Sonnenkollektors 1 wird der Absorber 2 von Sonnenlicht beschienen, so dass sich ein durch ihn hindurchströmendes Absorberfluid, bevorzugt eine Wärmeträgerflüssigkeit, aufheizt. Die auf diese Weise gewonnene Wärme kann insbesondere zur Warmwasserbereitung und/oder zu Heizungszwecken verwendet werden.
Der Absorber 2 besteht zweckmäßigerweise zur Gänze aus einem Kunststoffmaterial . Er hat eine rechteckige Außenkontur und ist von einem oder mehreren Absorberkanälen 5 durchsetzt, in denen das Absorberfluid durch ihn hindurchströmt.
Bevorzugt hat der Absorber 2 einen plattenförmigen Absorberabschnitt 2a, der sich zwischen zwei zueinander parallelen und an einander entgegengesetzten Stirnseiten des Absorberabschnittes 2a angeordneten ersten und zweiten Sammelrohren 2b, 2c erstreckt. In dem Absorberabschnitt 2a befindet sich eine Vielzahl von sogenannten Registerkanälen 5a der Absorberkanäle 5, die in fluidischer Parallelschaltung mit bevorzugt pa- ralleler Längserstreckung zwischen den beiden Sammelrohren 2b, 2c verlaufen und dabei mit je einem Sammelkanal 5b bzw. 5c des jeweiligen Sammelrohres 2b, 2c kommunizieren. Im Be¬ trieb des Sonnenkollektors 1 tritt das Absorberfluid durch einen der beiden Sammelkanäle 5b oder 5c in den Absorber 2 ein, durchströmt dann unter Wärmeaufnahme die Registerkanäle 5a und verlässt den Absorber 2 anschließend durch den gegenüberliegenden anderen Sammelkanal 5c bzw. 5b.
Der Absorber 2 hat vier Eckbereiche 6. An jedem dieser Eckbereiche 6 befindet sich ein als Anschlussstutzen 7 konzipierter Endabschnitt eines Sammelrohrs 2b, 2c. Durch diese Anschlussstutzen 7 hindurch wird im Betrieb des Sonnenkollektors das Absorberfluid in den Absorber 2 zugeführt bzw. aus dem Absorber 2 abgeführt.
Jedes Sammelrohr 2b, 2c definiert mit seinen beiden einander entgegengesetzten Endabschnitten zwei Anschlussstutzen 7, von denen je nach Nutzungsart des Sonnenkollektors 1 nur ein Anschlussstutzen 7 oder beide Anschlussstutzen 7 verwendet werden. Bei einer Einzelnutzung des Sonnenkollektors 7 wird das Absorberfluid durch einen Anschlussstutzen 7 des einen Sammelrohrs 2b zugeführt und nach dem Hindurchströmen durch die Registerkanäle 5a durch einen Anschlussstutzen 7 des anderen Sammelrohrs 2b abgeführt. Die nicht verwendeten Anschluss- stutzen 7 sind dabei verschlossen. Bei einer Hintereinanderschaltung mehrerer Sonnenkollektoren 1 werden Sammelrohre 2b, 2c der Absorber 2 in Reihe geschaltet, so dass sämtliche Anschlussstutzen 7 der Sammelrohre 2b, 2c genutzt werden, um das Absorberfluid über die Absorber 2 sämtlicher Sonnenkollektoren 1 zu verteilen.
Der Absorber 2 hat eine Längsachse 8a und eine hierzu rechtwinkelige Querachse 8b. Eine Hochachse 8c des Absorbers 2 verläuft rechtwinkelig zu der Längsachse 8a und der Querachse 8b, wobei die Hauptausdehnungsebene des Absorbers 2 rechtwinkelig zu dieser Hochachse 8c verläuft. Die Sammelrohre 2b, 2c erstrecken sich in Achsrichtung der Querachse 8b, die Registerkanäle 5a in Achsrichtung der Längsachse 8a.
Der Absorber 2 ist von dem Kollektorgehäuse 4 umschlossen. Das Kollektorgehäuse 4 enthält einen bevorzugt rechteckigen Rahmen 12, dessen Hauptbestandteil ein aus Kunststoffmaterial bestehender Rahmenkörper 13 ist. Außerdem enthält das Kollektorgehäuse 4 vorzugsweise auch noch eine lichtdurchlässige obere Abdeckplatte 14 und eine untere Abdeckplatte 15, wobei letztere keine Lichtdurchlässigkeit aufzuweisen hat. Beide Abdeckplatten 14, 15 bestehen zweckmäßigerweise aus einem Kunststoffmaterial und haben bevorzugt eine relativ dünne Wandstärke im Bereich von nur 1,5 mm bis 2,0 mm.
Der Rahmenkörper 13 hat bevorzugt eine rechteckige Grundform und könnte daher auch als Rechteckrahmen bezeichnet werden. Seine vier Eckbereiche sind allerdings bevorzugt abgerundet. Er hat eine Längsachse 16a und eine dazu rechtwinkelige Querachse 16b. Gemeinsam spannen diese Längsachse 16a und Querachse 16b eine Rahmenebene 17 auf, die die Hauptausdehnungs- ebene des Rahmenkörpers 13 definiert und in der der Rahmenkörper 13 liegt. Eine zu der Längsachse 16a und der Querachse 16b rechtwinkelige Hochachse des Rahmenkörpers 13 ist bei 16c identifiziert. Bevorzugt ist der Rahmenkörper 13 länglich gestaltet und hat in Achsrichtung der Längsachse 16a größere Abmessungen als in der Querrichtung.
Der von dem Rahmenkörper 13 umrahmte Bereich sei als Rahmenfenster 18 bezeichnet. In diesem Rahmenfenster 18 sitzt der Absorber 2 mit einer derartigen Ausrichtung, dass seine
Hauptausdehnungsebene mit der Rahmenebene 17 zusammenfällt. Anders ausgedrückt verlaufen die Hochachsen 8c, 16c des Absorbers 2 und des Rahmenkörpers 13 parallel zueinander.
In seinen vier Eckbereichen hat der Rahmenkörper 13 jeweils ein Durchgangsloch 22, wobei sämtliche Durchgangslöcher 22 in Achsrichtung der Querachse 16b ausgerichtet sind. Der Absorber 2 ist mit zu der Längsachse 16a des Rahmenkörpers 13 paralleler Längsachse 8a in das Rahmenfenster 18 eingesetzt, so dass seine vier Anschlussstutzen 7 in Achsrichtung der Querachse 16b weisen und vom Rahmenfenster 18 her durch jeweils eines der Durchgangslöcher 22 hindurch nach außen ragen. Da die Durchgangslöcher 22 ringsum begrenzt sind, ist der Absorber 2 von dem Rahmenkörper 13 gefangen und kann aus dem Rahmenkörper 13 nicht herausfallen. Indem die Durchgangslöcher 22 einen geringfügig größeren Durchmesser haben als die Anschlussstutzen 7, ist der Absorber 2 gleichwohl in der Lage, während der Nutzung des Sonnenkollektors 1 durch Wärmedehnung bedingte begrenzte Relativbewegungen bezüglich des Rahmenkörpers 13 auszuführen. Man kann von einer schwimmenden Lagerung des Absorbers 2 in dem Rahmenkörper 13 sprechen. Auf den Anschlussstutzen 7 sitzende elastische Abdichtmanschetten, die nicht weiter abgebildet sind, verhindern aufgrund ihrer Flexibilität ein unerwünschtes Eindringen von Verunreinigungen oder Feuchtigkeit in den von dem Rahmenfenster 18 definierten Innenraum 3 des Kollektorgehäuses 4.
Die Querabmessungen des Absorbers 2 im Bereich seines plat- tenförmigen Absorberabschnittes 2a sind so gewählt, dass sie nur geringfügig kleiner sind als die in der gleichen Richtung gemessene Breite des vom Rahmenkörper 13 umschlossenen Rahmenfensters 18. Auf diese Weise kann die Fläche des Rahmenfensters 18 optimal durch den Absorber 2 ausgefüllt werden, so dass sich eine gute Flächenausnutzung für die Wärmegewinnung einstellt. Der Rahmenkörper 13 hat eine in Figuren 1, 3, 4 und 11 durch strichpunktierte Pfeillinien 23 angedeutete Erstreckungsrich- tung, die als Umrahmungsrichtung 23 bezeichnet sei. Es han¬ delt sich hier um die Richtung der Erstreckung des Rahmenkör¬ pers 13 rings um den Absorber 2 herum. Die Umrahmungsrichtung 23 liegt in der Rahmenebene 17.
Der Rahmenkörper 13 hat ferner eine Oberseite 24 und eine diesbezüglich entgegengesetzte Unterseite 25. Es handelt sich hier um diejenigen Seiten des Rahmenkörpers 13, zu denen hin das Rahmenfenster 18 offen ist. Man könnte auch sagen, dass die Oberseite 24 und die Unterseite 25 in der Achsrichtung der Hochachse 16c weisen.
An seiner Oberseite 24 verfügt der Rahmenkörper 13 über eine in der Umrahmungsrichtung 23 ringsum verlaufende und rahmenartig in sich geschlossene obere Montagefläche 26. Diese obere Montagefläche 26 befindet sich zweckmäßigerweise an einem nach außen ragenden streifenförmigen Befestigungsrandabschnitt 28, der sich in der Umrahmungsrichtung 23 rings um den Rahmenkörper 13 erstreckt und der ein integraler Bestandteil des Rahmenkörpers 13 ist. Dieser Befestigungsrandabschnitt 28 liegt zweckmäßigerweise in einer zur Rahmenebene 17 parallelen Ebene.
Der Rahmenkörper 13 ist, im Querschnitt betrachtet, zweckmä¬ ßigerweise zumindest im Wesentlichen L-förmig profiliert. Sein Profil weist einen ersten L-Schenkel 32a auf, der im Querschnitt betrachtet im Wesentlichen in Achsrichtung der Hochachse 16c ausgerichtet ist, und er verfügt ferner über einen zweiten L-Schenkel 32b, der der Unterseite 25 zugeordnet ist und parallel zu der Rahmenebene 17 nach innen ragt. Auf diese Weise ist die obere Öffnung des Rahmenfensters 18 größer als die untere Öffnung des Rahmenfensters 18. Der be- reits erwähnte Befestigungsrandabschnitt 28 schließt sich an der dem zweiten L-Schenkel 32b entgegengesetzten Oberseite einstückig an den ersten L-Schenkel 32a an und ragt nach au¬ ßen, vom Rahmenfenster 18 weg. Die beiden L-Schenkel 32a, 32b gehen zweckmäßigerweise abgerundet ineinander über.
An seiner Unterseite 25 ist der Rahmenkörper 13 mit einer un¬ teren Montagefläche 27 versehen, die nach unten weist und entgegengesetzt zur oberen Montagefläche 26 orientiert ist. Auch sie erstreckt sich streifenförmig in der Umrahmungsrichtung 23 rings um das Rahmenfenster 28 herum. Bevorzugt ist diese untere Montagefläche 27 an dem nach innen ragenden L- Schenkel 32b des Rahmenkörpers 13 ausgebildet, so dass die von ihr umrahmte Fläche etwas kleiner ist als die von der oberen Montagefläche 26 umrahmte Fläche.
Die lichtdurchlässige obere Abdeckplatte 14 liegt plan auf der oberen Montagefläche 26 auf. Auf diese Weise überdeckt sie das Rahmenfenster 18 und verschließt dieses Rahmenfenster 18 an der Oberseite 24. An ihrem Außenrand 33 schließt die obere Abdeckplatte 14 zweckmäßigerweise ringsum bündig mit dem Rahmenkörper 13 und exemplarisch mit dem Befestigungsrandabschnitt 28 ab.
Die untere Abdeckplatte 15 liegt plan an der unteren Montagefläche 27 an. Selbige ist zweckmäßigerweise von einer abgestuften Kontur des zweiten L-Schenkels 32b gebildet, so dass sie versenkt im Rahmenkörper 13 aufgenommen ist und bevorzugt bündig mit einem neben der unteren Montagefläche 27 an der Unterseite 25 des Rahmenkörpers 13 ausgebildeten Abschnitt der unteren Rahmenaußenfläche 34a verläuft.
Der Rahmenkörper 13 und die beiden an ihm befestigten oberen und unteren Abdeckplatten 14, 15, die wie der Rahmenkörper 13 aus einem Kunststoffmaterial bestehen, bilden gemeinsam das Kollektorgehäuse 4 und begrenzen den den Absorber 2 aufnehmenden Innenraum 3.
Wie insbesondere den Figuren 6 und 7 gut zu entnehmen ist, ist die obere Abdeckplatte 14 und vorzugsweise auch die untere Abdeckplatte 15 in einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Höhenrichtung 35, bei der es sich um die Achsrichtung der Hochachse 16c handelt, mit Abstand zu dem dazwischen liegenden Absorber 2 angeordnet. Somit befindet sich zwischen der oberen Abdeckplatte 14 und dem Absorber 2 ein oberer Höhenabstand „a" und zwischen der unteren Abdeckplatte 15 und dem Absorber 2 ein unterer Höhenabstand „b". Der obere Höhenabstand „a" definiert einen oberen Zwischenraum 36 und der untere Höhenabstand „b" einen unteren Zwischenraum 37. Diese beiden Zwischenräume 36, 37 sind durch den Absorber 2 voneinander getrennte Teilräume des Innenraumes 3.
In dem oberen Zwischenraum 36 befindet sich zweckmäßigerweise eine bezüglich des Rahmenkörpers 13 und bezüglich der oberen Abdeckplatte 14 separat ausgebildete obere Isolierplatte 38. Diese obere Isolierplatte 38 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material und gestattet daher einen Durchtritt des durch die obere Abdeckplatte 14 hindurch in den Innenraum 3 einfallenden Sonnenlichtes bis zum Absorber 2. Hauptzweck der oberen Isolierplatte 38 ist eine Reduktion des konvektionsbedingten Wärmeverlustes. Sie schränkt eine Luftzirkulation in dem oberen Zwischenraum 36 ein, die sich ohne Vorhandensein der oberen Isolierplatte 38 in dem oberen Zwischenraum 36 aufgrund der dort auftretenden Temperaturdifferenzen ungehindert ausbilden würde.
Eine dem gleichen Zweck dienende untere Isolierplatte 39 befindet sich in dem unteren Zwischenraum 37. Beide Isolier- platten 38, 39 haben zweckmäßigerweise einen derartigen Um- riss, das sie den zugeordneten Zwischenraum 36, 37 zumindest annähernd vollständig ausfüllen und sich ringsum bis hin zum Rahmenkörper 13 erstrecken. Dadurch werden sie auch in ihrer Lage innerhalb des Rahmenkörpers fixiert.
Zumindest die obere Isolierplatte 38, vorzugsweise aber beide Isolierplatten 38, 39 ist bzw. sind wabenartig strukturiert und definiert bzw. definieren eine Vielzahl von Hohlräumen 42, die durch stegartige Wandabschnitte der betreffenden Isolierplatte 38, 39 voneinander abgeteilt sind. Zweckmäßigerweise sind die Hohlräume 42 rechteckförmig und insbesondere quadratisch konturiert, jedoch könnten sie auch eine runde Kontur oder eine im engeren Sinne wabenförmige Sechskantkontur haben. Die stegartigen Wandbereiche der Isolierplatten 38, 39, die die Hohlräume 42 definieren, sind vorzugsweise in einer kreuzförmige Gitterkonfiguration angeordnet.
Die obere Isolierplatte 38 hat eine der oberen Abdeckplatte 14 zugewandte obere Plattenfläche 38a und eine dem Absorber 2 zugewandte untere Plattenfläche 38b. Die untere Isolierplatte 39 hat eine dem Absorber 2 zugewandte obere Plattenfläche 39a und eine der unteren Abdeckplatte 15 zugewandte untere Plattenfläche 39b. Die Hohlräume 42 sind zweckmäßigerweise in Höhenrichtung durchgehend und münden sowohl zur zugeordneten oberen Plattenfläche 38a, 39a als auch zur zugeordneten unteren Plattenfläche 38b, 39b aus.
Um eine Überhitzung zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die die benachbarten Hohlräume 42 voneinander abtrennenden Wandbereiche der Isolierplatten 38, 39 zu perforieren, so dass ein geringfügiger Luftaustausch möglich ist, der sich nicht relevant nachteilig auf den Wirkungsgrad des Sonnenkollektors 1 auswirkt . Da die untere Isolierplatte 39 keine Strahlungsdurchlässig¬ keit aufweisen muss, kann sie aus einem lichtundurchlässigen Material bestehen. Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel hat die untere Isolierplatte 39 eine von der oberen Isolierplatte 38 abweichende Struktur, deren Aufbau noch kos tengünstiger ist.
Vorzugsweise hat die obere Isolierplatte 38 in der Höhenrich tung 35 derartige Abmessungen, dass sie die obere Abdeckplat te 14 bezüglich des Absorbers 2 in der Höhenrichtung 35 abstützt. Windlasten oder Schneelasten, die bei Gebrauch des Sonnenkollektors 1 auf die obere Abdeckplatte 14 einwirken, werden somit von der oberen Isolierplatte 38 auf den Absorbe 2 übertragen, wodurch die obere Abdeckplatte 14 eine mechani sehe Abstützung erfährt, die ihre Durchbiegung verhindert oder zumindest einschränkt, wodurch die Beschädigungsgefahr erheblich reduziert ist.
Eine noch weitere Verbesserung des Abstützeffektes ergibt sich, wenn auch die untere Isolierplatte 39 über eine derar¬ tige Höhe verfügt, dass sie den Absorber 2 in der Höhenrichtung 35 bezüglich der unteren Abdeckplatte 15 abstützt. Auf diese Weise ergibt sich eine in der Höhenrichtung 35 durchge hende Abstützungskette von der oberen Abdeckplatte 14 über die obere Isolierplatte 38, den Absorber 2 und die untere Isolierplatte 39 zur unteren Abdeckplatte 15. Wenn man nun noch bedenkt, dass der Sonnenkollektor 1 bei seinem Gebrauch auf einer externen Tragstruktur montiert ist, die zweckmäßigerweise so ausgebildet ist, dass sie eine Abstützung der un teren Abdeckplatte 15 an ihrer Außenfläche bewirkt, ist leicht nachzuvollziehen, dass auf diese Weise die Gesamtheit der sandwichartig aufeinandergeschichteten Komponenten des Sonnenkollektors 1 eine optimale mechanische Abstützung erfahren, durch die die Beschädigungsgefahr für die unmittelba den Witterungseinflüssen ausgesetzte obere Abdeckplatte 14 erheblich reduziert ist.
Ein mit dieser Abstützung einhergehender Effekt ist der, dass die beiden Abdeckplatten 14, 15 und dabei insbesondere die lichtdurchlässige obere Abdeckplatte 14 aus einem verhältnismäßig dünnem Kunststoffmaterial gefertigt werden können, ohne einer Bruchgefahr zu unterliegen. Dies spart Gewicht und Materialkosten.
Prinzipiell könnte man die Höhenabmessungen der beiden Isolierplatten 38, 39 so wählen, dass sie geringfügig kleiner sind als der jeweils zugeordnete Höhenabstand „a" bzw. „b". Dies kann dazu beitragen, die WärmeSpannungen bei der betriebsbedingten Temperaturerhöhung auf einem geringen Maß zu halten. Vorzugsweise sind die Isolierplatten 38, 39 jedoch derart ausgebildet, dass sie jeweils sowohl am Absorber 2 als auch an der zugeordneten oberen Abdeckplatte 14 bzw. unteren Abdeckplatte 15 unmittelbar anliegen. Dabei wird allerdings auf eine feste Verbindung vorzugsweise verzichtet, so dass Relativbewegungen zwischen den Komponenten parallel zur Rahmenebene 17 möglich sind, wodurch wärmebedingte Verspannungen zumindest weitestgehend ausgeschlossen werden können. Die obere Isolierplatte 28 ist also zweckmäßigerweise ohne eine feste Verbindung zu der oberen Abdeckplatte 14 und zu dem Absorber 2 sandwichartig zwischen diese beiden Komponenten 14,
2 eingelegt. Entsprechendes gilt für die untere Isolierplatte
39 in Bezug auf den Absorber 2 und die untere Abdeckplatte 15.
Bei einem nicht gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel hat die obere Isolierplatte 28 und/oder die untere Isolierplatte 39 zwar keine feste Verbindung zum Absorber 2, ist jedoch mit der benachbarten oberen bzw. unteren Abdeckplatte 14, 15 fest verbunden. In diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit, die obere und/oder untere Isolierplatte 28, 39 einstückig mit der zugeordneten Abdeckplatte 14, 15 auszubilden oder stoffschlüssig, beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder durch eine Schweißverbindung, an der zugeordneten Abdeckplatte 14, 15 zu befestigen. Beim Zusammenbau des Sonnenkollektors 1 kann dann die jeweilige Abdeckplatte 14, 15 gemeinsam mit der daran angeordneten Isolierplatte 28, 39 als Baueinheit installiert werden.
Zweckmäßigerweise ist zumindest die obere Abdeckplatte 14, vorzugsweise aber auch die untere Abdeckplatte 15 mittels einer Laserschweißverbindung 43 am Rahmenkörper 13 befestigt. Diese Laserschweißverbindung 43 besteht vorzugsweise aus mindestens einer Laserschweißnaht 44, die als in ihrer Längsrichtung in sich geschlossene Schweißnaht ausgebildet ist und die sich in der Umrahmungsrichtung 23 entlang der zugeordneten oberen Montagefläche 26 bzw. unteren Montagefläche 27 erstreckt . Die Laserschweißnaht 44 ist also eine endlose, ringförmig in sich geschlossene Schweißnaht, die sich ununterbrochen entlang der gesamten Umfangslänge der betreffenden oberen bzw. unteren Montagefläche 26, 27 erstreckt.
Aufgrund der in sich geschlossenen Ausbildung der Laserschweißnaht 44 wird eine dichte Verbindung zwischen der betreffenden Abdeckplatte 14, 15 und dem Rahmenkörper 13 erzielt, die einen Verzicht auf zusätzliche separate Dichtungselemente ermöglicht, so wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die beiden Laserschweißverbindungen 43 sorgen für eine zuverlässige Abschottung des Innenraumes 3 zur Umgebung und verhindern somit eine Verschmutzung des Innenraumes 3, die den Wirkungsgrad des Sonnenkollektors 1 beeinträchtigen könnte . Die Laserschweißverbindung 43 wird bei beiden Abdeckplatten 14, 15 zweckmäßigerweise unmittelbar an der zugeordneten Mon¬ tagefläche 26, 27 realisiert. Um dies zu ermöglichen, sind die Laserschweißverbindungen 43 bevorzugt als Laserdurchstrahlschweißverbindungen 43a ausgeführt. Die hierdurch er¬ zeugte mindestens eine Laserschweißnaht 44 liegt im Kontaktbereich zwischen der jeweiligen Montagefläche 26, 27 des Rahmenkörpers 13 und der der Montagefläche 26, 27 zugewandten rahmenseitigen Plattenfläche 14a, 15a der zugeordneten Ab- deckplatte 14, 15. Erzeugt wird die Laserschweißnaht 44 dabei durch die jeweilige Abdeckplatte 14, 15 hindurch, die aus einem für Laserstrahlung durchlässigen Kunststoffmaterial besteht, während der Rahmenkörper 13 aus einem Material mit einer hohen Absorptionskonstanten besteht . Auf diese Weise wird der durch die Abdeckplatte 14, 15 hindurchtretende Laserstrahl in den sich unmittelbar an die Montageflächen 26, 27 anschließenden Schichten des Rahmenkörpers 13 nahezu vollständig absorbiert . Da die hierbei entstehende Wärme durch Wärmeleitung auch in das für die Laserstrahlung transparente Material der jeweils zugeordneten Abdeckplatte 14, 15 transportiert wird, verschmelzen die Materialien der miteinander in Kontakt stehenden Bauteile 14, 15, 13 unter Ausbildung der schon erwähnten Laserschweißnaht 44.
Da die Abdeckplatte 14, 15 plan an der zugeordneten Montage - fläche 26, 27 anliegt, ergibt sich eine qualitativ hochwertige Schweißverbindung mit fluiddichten Eigenschaften.
Vor dem Ausführen des Schweißvorganges werden die beiden Abdeckplatten 14, 15 gemäß den Pfeilen 46 in Figur 13 gleichzeitig oder nacheinander an die zugeordnete obere bzw. untere Montagefläche 26, 27 angesetzt, worauf sich der Laserschweißvorgang anschließt. Während des Laserschweißvorganges wird die betreffende Abdeckplatte 14, 15 zumindest in der momenta- nen Schweißzone an die zugeordnete Mon agefläche 26, 27 angedrückt .
Das Laserschweißen erfolgt durch Konturschweißen, wobei der Laserstrahl mittels einer geeigneten Positioniervorrichtung, beispielsweise ein Roboter, entlang der Schweißkontur, hier: die jeweilige Montagefläche 26, 27, geführt wird, während die miteinander zu verschweißenden Fügeteile durch geeignete Spannmittel oder Pressmittel gegeneinander gedrückt werden. In Figur 1 ist ein den Laserstrahl ausgebender Laserschweißkopf 47 angedeutet, wie er im Begriff ist, sich gemäß Pfeil 48 dem Längsverlauf der oberen Montagefläche 26 folgend zu bewegen, und zwar im Bereich der vom Rahmenkörper 13 abgewandten äußeren Plattenfläche der oberen Abdeckplatte 14.
Beim Ausführungsbeispiel wird der Laserschweißkopf 47 gleichzeitig als Presswerkzeug verwendet, das in unmittelbarem Kontakt mit der Außenfläche der oberen Abdeckplatte 14 steht und die Schweißbewegung 48 mitmacht und ebenfalls der Schweißkontur folgt. Der Laserschweißkopf 47 kann in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Andrückkugel aufweisen, die für das Laserlicht transparent ist und die auf der Außenfläche der oberen Abdeckplatte 14 abrollt.
Gleichzeitig wird der Rahmenkörper 13 in der Gegenrichtung direkt oder indirekt mittels eines Gegenhalters abgestützt, wobei es sich beispielsweise um eine den Rahmenkörper 13 fixierende Spannvorrichtung handeln kann.
In der gleichen Weise wie eben beschrieben, wird auch die untere Abdeckplatte 15 mit dem Rahmenkörper 13 im Bereich der unteren Montagefläche 27 verschweißt. Je nach Ausstattung der Laserschweißvorrichtung wird hierbei der entsprechend umzupo- sitionierende Laserschweißkopf 47 verwendet oder wird ein weiterer, nicht näher abgebildeter Laserschweißkopf genutzt.
Wenn der Sonnenkollektor 1 mit einer oberen und/oder unteren Isolierplatte 38, 39 ausgestattet ist, wird die betreffende Isolierplatte 38, 39 in dem sie aufnehmenden oberen bzw. unteren Zwischenraum 36, 37 platziert, bevor die zugehörige obere bzw. untere Abdeckplatte 14, 15 angebracht wird.
Um die bisher geschilderten Maßnahmen zu realisieren, kann der Rahmenkörper 13 durchaus ein einstückiges Kunststoffbau- teil sein. Als vorteilhafter wird es jedoch angesehen, wenn der Rahmenkörper 13 aus mehreren Einzelkomponenten zusammengesetzt ist und insbesondere aus einer Mehrzahl von in der Umrahmungsrichtung 23 aufeinanderfolgend angeordneten und jeweils aneinander befestigten Rahmenelementen 52 besteht. Zur gegenseitigen Befestigung der in der Umrahmungsrichtung 23 jeweils unmittelbar benachbarten bzw. unmittelbar aufeinanderfolgenden Rahmenelemente 52 ist vorzugsweise jeweils eine Schweißverbindung 53 vorgesehen. Der Sonnenkollektor 1 des Ausführungsbeispiels ist auf diese Weise hergestellt.
Bei der vorgenannten Schweißverbindung 53 zwischen benachbarten Rahmenelementen 52 handelt es sich insbesondere um eine Ultraschallschweißverbindung 53a. Sie hat den besonderen Vorteil, dass die aus Kunststoffmaterial bestehenden Rahmenelemente 52 mit kurzer Schweißzeit und eng begrenzter Wärmeeinflusszone und somit sehr geringer Verzugsgefahr miteinander verschweißbar sind.
In Anbetracht der bevorzugten Rechteckgestaltung des Rahmenkörpers 13 ist es empfehlenswert, vier der vorhandenen Rahmenelemente 52 als Eckelemente 52a auszubilden. Die Eckelemente 52a sind zweckmäßigerweise L- förmig gestaltet und haben jeweils zwei rechtwinkelig zueinander ausgerichtete Schenkelabschnitte 54. Bevorzugt sind die beiden Schenkelabschnitte 54 jedes Eckelementes 52 gleich lang. Prinzipiell können aber auch unterschiedlich lange Schenkelabschnitte 54 vorgesehen sein .
Bei einem nicht abgebildeten Ausführungsbeispiel setzt sich der Rahmenkörper 13, was die Rahmenelemente 52 anbelangt, ausschließlich aus vier Eckelementen 52a der vorstehend erläuterten Art zusammen, die jeweils paarweise an ihren Schenkelabschnitten 54 miteinander verbunden und insbesondere miteinander verschweißt sind.
Als besonders vorteilhaft wird allerdings ein Aufbau angesehen, bei dem vier der Rahmenelemente 52" des Rahmenkörpers 13 als bevorzugt L- förmige Eckelemente 52a und weitere vier der vorhandenen Rahmenelemente 52 als lineare Längselemente 52b ausgebildet sind. Die Eckelemente 52a definieren die vier Eckbereiche des Rahmenkörpers 13 , die Längselemente 52b verbinden jeweils zwei dieser Eckelemente 52a. Dies trifft auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zu.
Es besteht auch die nicht illustrierte Möglichkeit, zum Aufbau des Rahmenkörpers 13 außer vier Eckelementen 52a nur noch zwei Längselemente 52b zu verwenden. In diesem Fall wird der eine Schenkelabschnitt 54 jedes Eckelementes 52a direkt mit einem Schenkelabschnitt 54 eines weiteren Eckelementes 52a verbunden, während der andere Schenkelabschnitt 54 jedes Eckelementes 52a mit einem der Längselemente 52b verbunden wird.
Jedes Eckelement 52a weist zweckmäßigerweise eines der Durchgangslöcher 22 für einen Anschlussstutzen 7 des Absorbers 2 auf. Die vier Eckelemente 52a sind abgesehen von der Platzie- rung der Durchgangslöcher 22 vorzugsweise identisch gestaltet .
Die Längselemente 52b haben zweckmäßigerweise eine lineare Erstreckung. Sie haben über ihre gesamte Länge hinweg vorzugsweise den gleichen Querschnitt .
Durch eine entsprechende Wahl der Längenabmessungen der
Längselemente 52b kann die Länge und Breite des Rahmenkörpers 13 dem jeweiligen Bedarf entsprechend bestimmt werden. Man hat also die einfache Möglichkeit, durch Verwendung von
Längselementen 52b unterschiedlicher Längenabmessungen und bei gleichzeitiger Verwendung untereinander stets gleich gestalteter Eckelemente 52a auf kostengünstige Weise Rahmenkörper 13 unterschiedlicher Größe herzustellen.
Zweckmäßigerweise sind die Rahmenelemente 52 so ausgebildet, dass sich in der Umrahmungsrichtung 23 jeweils benachbarte Rahmenelemente 52 ein Stück weit in der Umrahmungsrichtung 23 überlappen. Die bevorzugt als Ultraschallschweißverbindung 53a ausgebildete Schweißverbindung 53 befindet sich zweckmäßigerweise im Bereich der sich überlappenden Abschnitte 55, 56 der benachbarten Rahmenelemente 52 und dabei insbesondere ausschließlich in diesem Bereich. Diese sich überlappenden Abschnitte 55, 56 werden im Folgenden auch als Überlappungsabschnitte 55, 56 bezeichnet.
Die Rahmenelemente 52 überlappen sich nur bereichsweise. Um eine exakt reproduzierbare Rahmenkontur zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn die in der Umrahmungsrichtung 23 benachbarten Rahmenelemente 52 über einander zugewandte, in der Umrahmungsrichtung 23 weisende Stirnflächen 57, 58 verfügen, mit denen sie insbesondere stumpf aneinander anliegen. Dadurch wird die Relativposition zwischen den Rahmenelementen 52 in der Umrahmungsrichtung 23 definiert.
Die beiden einander entgegengesetzt orientierten Stirnflächen 57 jedes Eckelementes 52a haben eine zueinander rechtwinkeli¬ ge Orientierung. Sie befinden sich jeweils am Ende eines der beiden Schenkelabschnitte 54.
Jedes Eckelement 52a verfügt zweckmäßigerweise über zwei integral ausgebildete Verbindungslaschen 61, die jeweils über eine der beiden Stirnflächen 57, 58 in der Umrahmungsrichtung 23 hinausragen. Diese Verbindungslaschen 61 bilden die sich mit den Längselementen 52b überlappenden Abschnitte 55 der Eckelemente 52a.
Vorzugsweise haben die Eckelemente 52a, wenn man die Verbin¬ dungslaschen 61 außer Acht lässt, die gleiche Querschnittskontur wie die Längselemente 52b. Somit können die Stirnflächen 58 der Längselemente 52b an identisch gestaltete Stirnflächen 57 der Eckelemente 52a anstoßen.
Die Verbindungslaschen 61 sind bevorzugt an der dem Rahmenfenster 18 zugewandten Innenseite der Eckelemente 52a einstü¬ ckig angeformt und stehen in der Umrahmungsrichtung 23 über die jeweils benachbarte Stirnfläche 57 vor. Dabei haben sie eine der Stirnfläche 57 vorgelagerte, rechtwinkelig zur Umrahmungsrichtung 23 nach außen weisende, dem Rahmenfenster 18 abgewandte Außenfläche 62, die bei der bevorzugten Schweißverbindung 53 des Ausführungsbeispiels eine äußere Fügefläche 62a bildet.
Der eine Verbindungslasche 61 überlappende Abschnitt 56 des benachbarten Längselementes 52b hat eine dem Rahmenfenster 18 zugewandte Innenfläche 63, die bei der bevorzugten Schweiß- Verbindung 53 des Ausführungsbeispiels eine innere Fügefläche 63a bildet. Wenn benachbarte Rahmenelemente 52 zur Ausführung der Schweißverbindung 53 aneinander angesetzt sind, liegen einerseits ihre Stirnflächen 57, 58 aneinander an und ist au¬ ßerdem die an der Verbindungslasche 61 ausgebildete äußere Fügefläche 62a der inneren Fügefläche 63a des benachbarten Längselementes 52b in einer zur Umrahmungsrichtung 23 rechtwinkeligen Richtung zugewandt.
Insbesondere wenn es sich bei der Schweißverbindung 53 um eine Ultraschallschweißverbindung 53a handelt, beschränkt sich die Schweißverbindung 53 auf eine Verbindung der sich überlappenden Abschnitte 55, 56, wobei mindestens eine Schweißnaht 64 im Kontaktbereich zwischen den einander zugewandten äußeren und inneren Fügeflächen 62a, 63a liegt.
Das Vorhandensein einer oder mehrerer Schweißnähte 64 der Schweißverbindung 53 beschränkt sich zweckmäßigerweise auf den Kontaktbereich zwischen den beiden Fügeflächen 62a, 63a. Zwischen den einander zugewandten Stirnflächen 57, 28 ist vorzugsweise keine wie auch immer geartete Verbindung vorgesehen, da die Schweißverbindung 53 zwischen den Überlappungsabschnitten 55, 56 über eine ausreichende Festigkeit verfügt.
Exemplarisch sind im Kontaktbereich zwischen der äußeren Fügefläche 62a und der inneren Fügefläche 63a zwei Schweißnähte 64 ausgebildet, die in Figur 23 angedeutet sind. Hierbei handelt es sich insbesondere um Ultraschallschweißnähte. Jede in diesem Kontaktbereich liegende Schweißnaht 64 hat zweckmäßigerweise einen mit der Umrahmungsrichtung 23 zusammenfallenden Längsverlauf. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die mindestens eine Schweißnaht 64, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft, sowohl zur unteren Rahmenaußenfläche 34a als auch zu der dieser entgegengesetzten, der Oberseite 24 zugeordne- ten oberen Rahmenaußenfläche 34b beabstandet ist. Diese Be- abstandung gilt insbesondere für die von der unteren Rahmenaußenfläche 34a gebildete untere Montagefläche 27 und die von der oberen Rahmenaußenfläche 34b gebildete obere Montageflä- che 26. Mit dieser Ausgestaltung ist der Vorteil verbunden, dass die Montageflächen 26, 27 hinsichtlich ihrer Ebenheit durch die Schweißverbindung 53 nicht beeinträchtigt werden und eine Plananlage der Abdeckplatten 14, 15 daran gewährleistet ist, die für eine präzise Laserschweißverbindung der Abdeckplatten 14, 15 von Vorteil ist.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel können die Verbindungslaschen 61 alternativ auch an den Längselementen 52b angeordnet sein. Ferner besteht die Möglichkeit, jeweils eine Verbindungslasche 61 an jedem Eckelement 52a und an jedem Längselement 52b auszubilden. Im Hinblick auf eine rationelle Fertigung ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Längselemente 52b wie oben geschildert, verbindungslaschenlos gestaltet sind.
Die Rahmenelemente 52 sind im Bereich ihrer sich überlappenden Abschnitte 55, 56 so ausgebildet, dass sie in einer zur Umrahmungsrichtung 23 rechtwinkeligen Ansetzrichtung 65, die in Figur 10 durch Pfeile illustriert ist, aneinander ansetzbar sind, wobei sich unmittelbar der sich in der Umrahmungsrichtung 23 überlappende Zustand ergibt, ohne dass die Rahmenelemente 52 noch in der Umrahmungsrichtung 23 relativ zueinander verschoben werden müssten. Die axiale Überlappung beschränkt sich also auf einen gewissen Umfangsbereich der Rahmenelemente 52, was insbesondere auch aus den Figuren 20 bis 23 gut zum Ausdruck kommt.
Im Folgenden soll, unter besonderer Bezugnahme auf die Figuren 9 bis 23, eine bevorzugte Art und Weise der Herstellung des Sonnenkollektors 1 erläutert werden. Im Rahmen dieses vorteilhaften Herstellungsverfahrens wird zunächst gemäß Figur 9 der weiter oben erläuterte Absorber 2 bereitgestellt. Dieser Absorber 2 wird zweckmäßigerweise in einer nicht weiter illustrierten Haltevorrichtung platziert, und zwar in einer Ausrichtung, bei der seine Ausdehnungsebene horizontal verläuft.
Anschließend wird der mehrteilige Rahmenkörper 13 zusammengebaut, wobei die Besonderheit darin besteht, dass der Rahmenkörper 13 bei seinem Zusammenbau unmittelbar an den Außenumfang des Absorbers 2 angebaut wird, so dass der Absorber 2 nach der Fertigstellung des Rahmenkörpers 13 bereits die gewünschte Einbaulage innerhalb des Rahmenfensters 18 des Rahmenkörpers 13 einnimmt .
Hierbei werden die einzelnen, noch nicht aneinander befestigten Rahmenelemente 52 entweder gleichzeitig oder nacheinander im Bereich des Außenrandes 66 des Absorbers 2 platziert.
Exemplarisch ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt die Eckelemente 52a gemäß den Pfeilen 67 in Figuren 9 und 14 an jeweils einen Eckbereich 6 des Absorbers 2 angesetzt werden, wobei sie mit ihren Durchgangslöchern 22 auf jeweils einen der Anschlussstutzen 7 aufgesteckt werden. Die Figuren 10 und 15 zeigen den auf diese Weise erzielbaren Zwischenzustand mit an den Absorber 2 angesetzten Eckelementen 52a. Dabei beschränkt sich zur Vereinfachung die Darstellung der Figur 15 wie auch insgesamt die Darstellung in den Figuren 14 bis 19 auf einen Eckbereich und auf die Verbindung eines Eckelementes 52a mit einem Längselement 52b.
Nachdem die Eckelemente 52a an den Absorber 2 angesetzt worden sind, werden die Längselemente 52b gemäß den Pfeilen 65 in den Figuren 10 und 16 quer zur Umrahmungsrichtung 23 in die zwischen den Eckelementen 52a vorhandenen Zwischenräume eingesetzt. Eine vergrößerte Illustration dieses Vorganges ist auch in Figur 20 gezeigt.
Bei diesem Montageschritt sind die Eckelemente 52a zweckmäßigerweise durch die oben erwähnte Haltevorrichtung an Ort und Stelle fixiert.
Beim Einsetzen der Längselemente 52b zwischen die Eckelemente 52a gelangen die Längselemente 52b mit ihren inneren Fügeflächen 63a in Kontakt mit den an den Verbindungslaschen 61 ausgebildeten äußeren Fügeflächen 62a. Dieser Zwischenzustand ist in den Figuren 17 und 21 illustriert.
Da die Rahmenelemente 52 vorzugsweise durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden werden, ist an der äußeren Fügefläche 62a zweckmäßigerweise eine der Anzahl der zu erzeugenden Schweißnähte 64 entsprechende Anzahl von Vorsprüngen 68 angeformt, die als Energierichtungsgeber fungieren und an denen die innere Fügefläche 63a zur Anlage gelangt.
Selbstverständlich könnten die diese Vorsprünge 68 zusätzlich oder alternativ auch an der inneren Fügefläche 63a der Längs - elemente 52b ausgebildet sein.
Im derart aneinander angesetzten Zustand der zu verschweißenden Rahmenelemente 52, 52a, 52b wird mittels einer Schweißvorrichtung 72, die beim Ausführungsbeispiel eine Ultraschallschweißvorrichtung 72a ist, die Schweißverbindung 53 bzw. Ultraschallschweißverbindung 53a erzeugt. Dieser Vorgang ist in den Figuren 17, 18, 22 und 23 illustriert.
Die Ultraschallschweißvorrichtung 72a verfügt über eine So- notrode 73, die von der der inneren Fügefläche 63a entgegengesetzten Außenfläche her auf den Überlappungsabschnitt 56 des Längselementes 52b einwirkt und selbigen gegen den von der Verbindungslasche 61 gebildeten Überlappungsabschnitt 55 des Eckelementes 62a drückt, der hierbei von der Seite des Rahmenfensters 18 her mittels eines Gegenhalters 74 der
Schweißvorrichtung 72 abgestützt wird. Dieser Gegenhalter 74 wurde, wie dies in Figur 15 illustriert ist, zweckmäßigerweise gemäß Pfeil 75 an der der äußeren Fügefläche 62a entgegengesetzten Innenfläche der Verbindungslasche 61 platziert, bevor das Längselement 52b angesetzt wurde.
Die Sonotrode 73 fungiert zugleich als eine Pressvorrichtung, durch die die sich überlappenden Abschnitte 55, 56 quer zu der Umrahmungsrichtung 23 zusammengepresst werden, so dass sie sich flächenbündig aneinander anlegen, wenn die Vorsprünge bzw. Energierichtungsgeber 68 aufgrund des Ultraschalleinflusses der Sonotrode 73 schmelzen. Die Pfeile 76 der Figuren 17 und 21 illustrieren, wie die Sonotrode 73 von außen her an das Längselement 52b herangefahren wird. Der Pfeil 77 in Figur 22 soll die Drückkraft verdeutlichen, mit der die Sonotrode 73 angedrückt wird, so dass die beiden sich überlappenden Abschnitte 55, 56 unter gleichzeitigem Aufschmelzen der Vorsprünge 68 miteinander verpresst werden.
Aufgrund der bei der Ultraschallbehandlung auftretenden Reibungswärme bilden sich im Bereich der als Energierichtungsgeber fungierenden Vorsprünge 68 die schon erwähnten Schweißnähte 64 aus. Selbige sind in Figur 23 angedeutet.
Mach Fertigstellung der Ultraschallschweißverbindung 72a werden gemäß Pfeilen 78 in Figur 18 der Gegenhalter 74 und die Sonotrode 73 wieder entfernt, so dass der in Figur 19 ersichtliche Zustand vorliegt. Je nach Ausstattung der Schweißvorrichtung 72 können die diversen Schweißverbindungen 53 zeitgleich oder nacheinander erzeugt werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, den Vorgang des Verschwei- ßens der benachbarten Rahmenelemente 52, 52a, 52b mit dem Vorgang des Ansetzens der Längselemente 52b an die Eckelemente 52a zeitgleich zu kombinieren. Auf diese Weise werden die Prozesszeiten weiter reduziert.
Nachdem in der geschilderten Weise die aus dem Absorber 2 und aus dem Rahmenkörper 13 bestehende Baugruppe erzeugt wurde, die in Figur 11 nochmals abgebildet ist, können sich die weitere Schritte zur Vervollständigung des Sonnenkollektors 1 anschließen. Diese Schritte umfassen insbesondere das Einsetzen der oberen Isolierplatte 38 und der unteren Isolierplatte 39 gemäß Pfeilen 82 in Figur 12 in das mit dem Absorber 2 bestückte Rahmenfenster 18 von einander entgegengesetzten Seiten her. Die Isolierplatten 38, 39 werden eingelegt, so dass sie an der nach oben bzw. nach unten weisenden Oberfläche des Absorbers 2 anliegen. In Figur 8 ersichtliche rinnenförmige Vertiefungen 83, die im Bereich der Sammelrohre 2b, 2c in den Isolierplatten 38, 39 ausgebildet sind, sorgen für eine vollflächige Auflage der Isolierplatten 38, 39 am Absorber 2, auch wenn die Sammelrohre 2b, 2c einen größeren Durchmesser als die Wanddicke des plattenförmigen Absorberabschnittes 2a aufweisen .
Im letzten Schritt werden an die auf diese Weise erzeugte Baugruppe gemäß den Pfeilen 46 in Figur 13 die obere und untere Abdeckplatte 14, 15 an den Rahmenkörper 13 angesetzt und in der oben erläuterten Weise mit dem Rahmenkörper 13 verschweißt. Damit ist der vollständig aus Kunststoffmaterial bestehende Sonnenkollektor 1 fertiggestellt. Das Einsetzen der Isolierplatten 38, 39 und Anschweißen der Abdeckplatten 14, 15 wird zweckmäßigerweise in einer derartigen Reihenfolge ausgeführt, dass zunächst die obere Isolierplatte 38 eingelegt und dann die obere Abdeckplatte 14 darauf positioniert und festgeschweißt wird. Anschließend wird die so erzeugte Baugruppe um 180° gedreht, so dass die untere Rahmenaußenfläche 34a nach oben weist, worauf von oben her die untere Isolierplatte 39 eingelegt und die untere Abdeck¬ platte 15 aufgelegt und angeschweißt wird.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Absorber 2 bei seiner ursprünglichen Bereitstellung bereits auf einer geschichteten Anordnung bestehend aus der unteren Abdeckplatte 15 und der unteren Isolierplatte 39 zu platzieren, so dass sich das Wenden des Rahmenkörpers 13 zum Einsetzen der unteren Isolierplatte 39 erübrigt. In diesem Fall wird dann die Laserschweißverbindung 43 bei der unteren Abdeckplatte 15 von unten her durchgeführt .

Claims

Ansprüche
1. Thermischer Sonnenkollektor, mit einem Rahmen (12), der einen in einer Rahmenebene (17) liegenden Rahmenkörper (13) aufweist, der einen plattenförmigen Absorber (2) in einer Umrahmungsrichtung (23) umrahmt und der an einer Oberseite (24) eine an dem Rahmenkörper (13) befestigte lichtdurchlässige obere Abdeckplatte (14) trägt, die in einer bezüglich der Rahmenebene (17) rechtwinkeligen Höhenrichtung (35) des Rahmenkörpers (13) zu dem Absorber (2) beabstandet ist, wobei zwischen der oberen Abdeckplatte (14) und dem Absorber (2) eine aus lichtdurchlässigem Kunststoffmaterial bestehende, wabenartig mit Hohlräumen (42) strukturierte obere Isolierplatte (38) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Isolierplatte (38) eine derartige Höhe hat, dass sie die obere Abdeckplatte (14) bezüglich des Absorbers (2) innerhalb des von dem Rahmenkörper (13) umrahmten Bereiches in der Höhenrichtung (35) abstützt.
2. Thermischer Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmenkörper (13) an seiner Oberseite (24) eine in der Umrahmungsrichtung (23) ununterbrochen ringsum verlaufende Montagefläche (26) aufweist, an der die obere Abdeckplatte (14) anliegt, wobei die obere Abdeckplatte (14) mittels einer Laserschweißverbindung (43) an dem Rahmenkörper (13) befestigt ist, die mindestens eine sich in der Umrahmungsrichtung (23) entlang der oberen Montagefläche (26) erstreckende, in sich geschlossene Laserschweißnaht (44) enthält, wobei die Laserschweißverbindung (43) zweckmäßigerweise eine durch die obere Abdeckplatte (14) hindurch vorgenommene Laserdurchstrahlschweißverbindung (43a) ist.
3. Thermischer Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Isolierplatte (38) ohne eine feste Verbindung zu der oberen Abdeckplatte (14) und zu dem Absorber (2) sandwichartig zwischen die obere Abdeckplatte (14) und den Absorber (2) eingelegt ist.
4. Thermischer Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Isolierplatte (38) einstückig mit der oberen Abdeckplatte (14) ausgebildet oder Stoffschlüssig, zweckmäßigerweise durch eine Klebeverbindung oder eine Schweißverbindung, an der oberen Abdeckplatte (14) befestigt ist.
5. Thermischer Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Isolierplatte
(38) sowohl mit der oberen Abdeckplatte (14) als auch mit dem Absorber (2) unmittelbar in Kontakt steht.
6. Thermischer Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der Oberseite (24) entgegengesetzten Unterseite (25) des Rahmenkörpers (13) eine aus Kunststoffmaterial bestehende untere Abdeckplatte (15) angeordnet ist, die in der Höhenrichtung (35) des Rahmenkörpers (13) zu dem Absorber (2) beabstandet ist, wobei zwischen der unteren Abdeckplatte (15) und dem Absorber (2) eine aus Kunststoffmaterial bestehende untere Isolierplatte
(39) angeordnet ist, die eine derartige Höhe hat, dass sie den Absorber (2) bezüglich der unteren Abdeckplatte (15) in der Höhenrichtung (35) abstützt, derart, dass sich in der Höhenrichtung (35) eine durchgehende Abstützung zwischen der oberen Abdeckplatte (14), der oberen Isolierplatte (38), dem Absorber (2) , der unteren Isolierplatte (39) und der unteren Abdeckplatte (15) einstellt.
7. Thermischer Sonnenkollektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmenkörper (13) an seiner Unterseite
(25) eine in der Umrahmungsrichtung (23) ununterbrochen ringsum verlaufende untere Montagefläche (27) aufweist, an der die untere Abdeckplatte (15) anliegt, wobei die untere Abdeckplatte (15) mittels einer Laserschweißverbindung (43) an dem Rahmenkörper (13) befestigt ist, die mindestens eine sich in der Umrahmungsrichtung (23) entlang der unteren Montagefläche (27) erstreckende, in sich geschlossene Laserschweißnaht (44) enthält, wobei die Laserschweißverbindung
(43) zweckmäßigerweise eine durch die untere Abdeckplatte
(15) hindurch vorgenommene Laserdurchstrahlschweißverbindung
(43a) ist.
8. Thermischer Sonnenkollektor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Isolierplatte (39) ohne eine feste Verbindung zu der unteren Abdeckplatte (15) und zu dem Absorber (2) sandwichartig zwischen die untere Abdeckplatte (15) und den Absorber (2) eingelegt ist.
9. Thermischer Sonnenkollektor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Isolierplatte (39) einstückig mit der unteren Abdeckplatte (15) ausgebildet oder stoffschlüssig, zweckmäßigerweise durch eine Klebeverbindung oder eine Schweißverbindung, an der unteren Abdeckplatte (15) befestigt ist.
10. Thermischer Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Isolierplatte (39) sowohl mit der unteren Abdeckplatte (15) als auch mit dem Absorber (2) unmittelbar in Kontakt steht.
11. Thermischer Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Isolierplatte (39) wabenartig mit Hohlräumen (42) strukturiert ist.
12. Thermischer Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (42) der wabenartig strukturierten oberen und/oder unteren Isolierplatte (38, 39) an der Oberseite und an der Unterseite der betreffenden oberen und/oder unteren Isolierplatte (38, 39) offen sind.
13. Thermischer Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wabenartig strukturierte obere und/oder untere Isolierplatte (38, 39) in der Höhenrichtung der oberen und/oder unteren Isolierplatte (38, 39) betrachtet über rechteckig konturierte Hohlräume (42) verfügt .
14. Thermischer Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine und zweckmäßigerweise jede Abdeckplatte (14, 15) maximal eine Dicke von 1,5 mm bis 2,0 mm hat.
15. Thermischer Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rahmenkörper (13) aus einer Mehrzahl von in der Umrahmungsrichtung (23) aufeinanderfolgend angeordneten und aus Kunststoffmaterial bestehenden Rahmenelementen (52) zusammensetzt, die jeweils durch eine Schweißverbindung (53) unmittelbar aneinander befestigt sind, insbesondere mittels einer Ultraschallschweißverbindung (53a) .
16. Thermischer Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass alle seine Bestandteile aus Kunststoffmaterial bestehen.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4062352A (en) * 1975-06-20 1977-12-13 Motorola, Inc. Solar fluid heater
US4375216A (en) * 1977-12-08 1983-03-01 Gessford James D Solar collector panel
WO1999020951A1 (en) * 1997-10-17 1999-04-29 Gough Industries Pty. Ltd. Solar water heater
AT501334A1 (de) * 2005-02-01 2006-08-15 Gurdet Franz Rahmenkonstruktion
US20110048410A1 (en) * 2008-12-18 2011-03-03 Francois Lalive Absorber for a thermal solar panel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4062352A (en) * 1975-06-20 1977-12-13 Motorola, Inc. Solar fluid heater
US4375216A (en) * 1977-12-08 1983-03-01 Gessford James D Solar collector panel
WO1999020951A1 (en) * 1997-10-17 1999-04-29 Gough Industries Pty. Ltd. Solar water heater
AT501334A1 (de) * 2005-02-01 2006-08-15 Gurdet Franz Rahmenkonstruktion
US20110048410A1 (en) * 2008-12-18 2011-03-03 Francois Lalive Absorber for a thermal solar panel

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