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DE4123096A1 - High temp. collector for receiving and converting heat energy - has reflective surfaces and a pressure pipe containing a heater surrounded by a collector pipe - Google Patents

High temp. collector for receiving and converting heat energy - has reflective surfaces and a pressure pipe containing a heater surrounded by a collector pipe

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DE4123096A1
DE4123096A1 DE4123096A DE4123096A DE4123096A1 DE 4123096 A1 DE4123096 A1 DE 4123096A1 DE 4123096 A DE4123096 A DE 4123096A DE 4123096 A DE4123096 A DE 4123096A DE 4123096 A1 DE4123096 A1 DE 4123096A1
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Abstract

A housing (2) of plastics, metal or other material has a transparent cover (1) mirrored on one side which allows rays to penetrate from outside to inside only. Inside the housing (2) is a pressure pipe (5) containing a sheet copper heating core (6) folded in the shape of a star in cross section. The pressure pipe (5) is surrounded by a transparent collector pipe (4) mirrored on its inner surface. The upper surface of the cover (1) is so treated that it does not reflect the rays falling upon it. The pressure pipe (5) is resistant to inner higher pressure and temp.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochtemperatur-Kollektor zur Wärmeenergieaufnahme und -umwandlung mittels op­ tischer Spiegel.The invention relates to a high temperature collector for heat energy absorption and conversion using op table mirror.

Es ist bekannt, mit Hilfe von Parabolspiegeln Wärme­ strahlung zu bündeln und diese konzentrierte Energie zu den verschiedensten Zwecken, beispielsweise zum Erwärmen von Wasser, zu nutzen.It is known to use heat with parabolic mirrors bundle radiation and this concentrated energy for a variety of purposes, for example Heating water to use.

Im Brennpunkt dieser Parabolspiegel werden dabei hohe Temperaturen erreicht.The focus of these parabolic mirrors is high Temperatures reached.

Die Nachteile dieser bekannten Lösungen unter Verwen­ dung von Parabolspiegeln ergeben sich hauptsächlich aus der Form der Parabolspiegel, da bei einer flä­ chendeckenden Aufstellung von mehreren Parabolspie­ geln eine ungünstige Flächenausnutzung resultiert. Auch sind aufwendige Nachstellmechanismen erforder­ lich und es bestehen ungünstige Voraussetzungen zur Zusammenführung der erzeugten Leistung.The disadvantages of using these known solutions Parabolic mirrors mainly arise from the shape of the parabolic mirror, because with a flat Covering installation of several parabolic games unfavorable use of space results. Elaborate adjustment mechanisms are also required  Lich and there are unfavorable conditions for Merging the generated power.

Die genannten Nachteile führen zu einer ungünstigen Leistung-Kosten-Relation.The disadvantages mentioned lead to an unfavorable one Performance-cost ratio.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hochtemperatur-Kollektor zu schaffen, der die genannten Nachteile vermeidet und insbesonde­ re durch ein effektives Zusammenfügen von mehreren Hochtemperatur-Kollektoren zu Kollektorfeldern die qualitativen und quantitativen Voraussetzungen schafft, ein Medium derart zu erwärmen, daß es zum Antrieb von Wärmekraftmaschinen genutzt werden kann.The present invention is therefore the object to create a high temperature collector which avoids the disadvantages mentioned and in particular re by effectively merging several High temperature collectors to collectors fields qualitative and quantitative requirements manages to heat a medium so that it to Drive of heat engines can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale im Zusammenwirken mit den Merkmalen der Unteransprü­ che gelöst.This object is achieved by the in the kenn features contained in the drawing part of claim 1 in cooperation with the characteristics of the subclaims che solved.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Hochtemperatur- Kollektors Wärmeenergie effektiv aufgenommen und in Verbindung mit der Erfindung P 41 14 612.3 "System zur Wärmeenergie-Rückgewinnung und Umwandlung" die aufgefangene Energie in andere Nutzenergieformen um­ gewandelt werden kann.The invention is characterized in that the inventive design of the high temperature Collector thermal energy effectively absorbed and in Connection with the invention P 41 14 612.3 "system for heat energy recovery and conversion "the captured energy into other forms of useful energy can be changed.

Das leichte Zusammenfügen von mehreren Kollektoren zu Kollektorfeldern macht es qualitativ und quantitativ möglich, ein Medium derart zu erwärmen, daß es zum Antrieb von Wärmekraftmaschinen nutzbar wird. The easy assembly of several collectors too Collector fields make it qualitative and quantitative possible to heat a medium so that it for Drive of heat engines is usable.  

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Es zeigen:The invention is based on one in the Figures illustrated embodiment he closer purifies. Show it:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung quer durch den erfindungsgemäßen Hochtemperatur-Kol­ lektor, Fig. 1 is a sectional view lecturer transversely through the inventive high-temperature Kol,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung längs durch den erfindungsgemäßen Hochtemperatur- Kollektor. Fig. 2 is a sectional view longitudinally through the high-temperature collector according to the invention.

Das Gehäuse 2 des erfindungsgemäßen Hochtemperatur- Kollektors ist durch eine Deckplatte 1 abgedeckt.The housing 2 of the high-temperature collector according to the invention is covered by a cover plate 1 .

Die Deckplatte 1 besteht aus transparentem Material, einseitig derart verspiegelt, daß sie für Strahlung nur von außen nach innen durchlässig ist. Die nach außen gerichtete Fläche der Deckplatte 1 ist derart behandelt, daß die einfallende Strahlung nicht re­ flektiert wird.The cover plate 1 consists of transparent material, mirrored on one side in such a way that it is permeable to radiation only from the outside in. The outward-facing surface of the cover plate 1 is treated such that the incident radiation is not reflected.

Die einfallende Strahlung gelangt entweder direkt in das Fangrohr 4 oder wird durch die im Gehäuse 2 an­ geordneten zwei rechteckigen Hohlspiegel 3 in das Fangrohr 4 reflektiert.The incident radiation passes either directly in the capture tube 4 or is reflected by the rectangular two-level to the housing 2 concave mirror 3 in the capture tube. 4

Jeweils nach Anwendung des Hochtemperatur-Kollektors kann das Gehäuse 2 aus Kunststoff, Metall oder ande­ ren Materialien hergestellt sein. Innen ist das Ge­ häuse 2 mit Profilen versehen, die das Positionieren der Hohlspiegel 3 und des Fangrohres 4 ermöglichen.Each time the high-temperature collector is used, the housing 2 can be made of plastic, metal or other materials. Inside the Ge housing 2 is provided with profiles that allow the positioning of the concave mirror 3 and the collecting tube 4 .

Die zwei rechteckigen Hohlspiegel 3 sind im Gehäuse 2 derart angeordnet, daß ihr Brennpunkt im Inneren des Fangrohres (4) oder auf den Heißkern 6 des Druckroh­ res 5 konzentriert ist.The two rectangular concave mirrors 3 are arranged in the housing 2 such that their focal point is concentrated in the interior of the collecting tube ( 4 ) or on the hot core 6 of the pressure tube 5 .

Das innenseitig verspiegelte Fangrohr 4 ist ebenfalls aus transparentem Material und konzentriert die Strahlung auf das transparente Druckrohr 5 und er­ hitzt dadurch den im Druckrohr 5 befindlichen Heiß­ kern 6, die Strahlung wird somit in Wärmeenergie um­ gewandelt.The inside mirrored capture tube 4 is also made of transparent material and concentrates the radiation on the transparent pressure tube 5 and he thereby heats the hot core 6 located in the pressure tube 5 , the radiation is thus converted into thermal energy.

Bei Anwendung spezifischen Konstruktionen, die das Fangrohr 4 entbehrlich machen, wird das Druckrohr 5 im Brennpunkt der Hohlspiegel 3 positioniert.When using specific constructions that make the capture tube 4 unnecessary, the pressure tube 5 is positioned in the focal point of the concave mirror 3 .

Das Druckrohr 5 wird von einem unter Druck stehenden Medium durchströmt, welches die Wärme vom Heißkern 6 aufnimmt, sich erhitzt und die Wärme zur weiteren Energieumwandlung nutzbar macht.The pressure pipe 5 is flowed through by a pressurized medium, which absorbs the heat from the hot core 6 , heats up and makes the heat usable for further energy conversion.

Das Material des Druckrohres 5 ist derart gewählt, daß das Druckrohr 5 gegen höhere, innere Gasdrücke und höhere Temperaturen resistent ist.The material of the pressure tube 5 is selected such that the pressure tube 5 is resistant to higher internal gas pressures and higher temperatures.

Der Heißkern 6 soll vorzugsweise aus einem Material mit hoher Wärmeresistenz und hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein sternförmig gefaltetes Kupferblech eingesetzt.The hot core 6 should preferably consist of a material with high heat resistance and high thermal conductivity. In the present exemplary embodiment, a copper sheet folded in a star shape was used.

Die Herstellung von Kollektorfeldern wird durch die mit 8, 8a, 9, 10 bezeichnete Kupplungseinrichtung ermög­ licht.The production of collector fields is made possible by the coupling device designated 8, 8 a, 9, 10 .

Das Kupplungsinnenteil 8 ist dabei auf dem Seitenteil 7 befestigt. The inner coupling part 8 is fastened on the side part 7 .

Das Kupplungsaußenteil 9 ist drehbar und durch seine Halterung 10 auf dem Seitenteil 7a befestigt.The clutch outer part 9 is rotatable and fixed by its bracket 10 on the side part 7 a.

Von der Halterung 10 wird das Kupplungsaußenteil 9 gehalten. Die Halterung 10 ist fest mit dem Seiten­ teil 7a verbunden.The coupling outer part 9 is held by the holder 10 . The bracket 10 is fixed to the side part 7 a.

Die Seitenplatte 7 hat innen ein kreisrundes Profil, in das sich das Fangrohr 4 einpaßt. Die Innenseite der Seitenplatte 7 ist verspiegelt, um seitlich ein­ fallende Strahlung in das Fangrohr 4 abzuleiten. In der Seitenplatte 7 befindet sich eine kreisrunde Öff­ nung, die den Durchlaß für das Druckrohr 5 bildet.The side plate 7 has a circular profile inside, in which the collecting tube 4 fits. The inside of the side plate 7 is mirrored in order to laterally discharge falling radiation into the collecting tube 4 . In the side plate 7 there is a circular opening that forms the passage for the pressure tube 5 .

Die Seitenplatte 7a hat innen ein kreisrundes Profil, in das sich das Fangrohr 4 einpaßt. Die Innenseite der Seitenplatte 7a ist verspiegelt, um seitlich ein­ fallende Strahlung in das Fangrohr 4 abzuleiten. Au­ ßenseitig befindet sich rund um den Durchlaß für das Druckrohr 5 eine kreisrunde Aussparung zur Aufnahme der Dichtscheibe 11.The side plate 7 a has a circular profile inside, in which the collecting tube 4 fits. The inside of the side plate 7 a is mirrored to laterally derive a falling radiation in the collecting tube 4 . On the outside there is a circular recess for receiving the sealing washer 11 around the passage for the pressure tube 5 .

Zur Dichtung der Druckrohrverbindungen beim Zusammen­ fügen mehrerer Kollektoren sind Dichtscheiben 11 vor­ gesehen.To seal the pressure pipe connections when adding several collectors, sealing washers 11 are seen before.

Als Strahlungsquellen können sowohl die Sonnenstrah­ lung, wie auch Wärmestrahlung aller Art, zum Beispiel aus industriellen Prozessen, genutzt werden.Both the sun's rays can be used as sources of radiation treatment, as well as heat radiation of all kinds, for example from industrial processes.

Claims (27)

1. Hochtemperatur-Kollektor zur Wärmeenergieaufnah­ me und -umwandlung mittels optischer Spiegel, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Gehäuse (2) eine Deckplatte (1) angeordnet ist, durch welche die einfallende Strahlung zu einem im Inneren des Gehäuses (2) angeordneten Druckrohr (5) gelangt.1. High-temperature collector for thermal energy absorption and conversion by means of optical mirrors, characterized in that a cover plate ( 1 ) is arranged on a housing ( 2 ), through which the incident radiation is arranged to a pressure tube arranged inside the housing ( 2 ) ( 5 ) arrives. 2. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß im Inneren des Gehäu­ ses (2) ein Fangrohr (4) angeordnet ist.2. High-temperature collector according to claim 1, characterized in that in the interior of the hous ses ( 2 ) a collecting tube ( 4 ) is arranged. 3. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Fang­ rohres (4) ein Druckrohr (5) angeordnet ist.3. High-temperature collector according to claim 1 and 2, characterized in that a pressure tube ( 5 ) is arranged in the interior of the collecting tube ( 4 ). 4. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fangrohr (4) aus transparentem Material besteht.4. High-temperature collector according to claim 1 to 3, characterized in that the collecting tube ( 4 ) consists of transparent material. 5. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fangrohr (4) an seiner Innenseite verspiegelt ist.5. High-temperature collector according to claim 1 to 4, characterized in that the collecting tube ( 4 ) is mirrored on its inside. 6. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (1) aus transparentem Material besteht und einseitig derart verspiegelt ist, daß sie für Strahlung nur von außen nach innen durchlässig ist.6. High-temperature collector according to claim 1, characterized in that the cover plate ( 1 ) consists of transparent material and is mirrored on one side such that it is only permeable to radiation from the outside inwards. 7. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen ge­ richtete Fläche der Deckplatte (1) derart behan­ delt ist, daß die einfallende Strahlung nicht reflektiert wird.7. High-temperature collector according to claim 1 and 6, characterized in that the outwardly ge-facing surface of the cover plate ( 1 ) is treated so that the incident radiation is not reflected. 8. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (5) aus transparentem Material besteht, welches ge­ gen höhere innere Drücke und höhere Temperaturen resistent ist.8. High-temperature collector according to claim 1 and 3, characterized in that the pressure tube ( 5 ) consists of transparent material which is resistant to higher internal pressures and higher temperatures. 9. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1, 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Druckrohres (5) ein Heißkern (6) angeordnet ist.9. High-temperature collector according to claim 1, 3 and 8, characterized in that a hot core ( 6 ) is arranged in the interior of the pressure tube ( 5 ). 10. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1, 3, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (5) von einem unter Druck stehenden Medium durchströmt wird, welches die Wärme von dem Heißkern (6) aufnimmt.10. High-temperature collector according to claim 1, 3, 8 and 9, characterized in that the pressure tube ( 5 ) is flowed through by a pressurized medium which absorbs the heat from the hot core ( 6 ). 11. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Heißkern (6) aus einem Material mit hoher Wärmeresistenz und ho­ her Wärmeleitfähigkeit besteht.11. High-temperature collector according to claim 9, characterized in that the hot core ( 6 ) consists of a material with high heat resistance and ho her thermal conductivity. 12. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißkern (6) aus einem sternförmig gefalteten Kupferblech be­ steht.12. High-temperature collector according to claim 9 and 11, characterized in that the hot core ( 6 ) consists of a star-shaped folded copper sheet be. 13. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus Kunststoff, Metall oder anderen Materialien be­ steht. 13. High-temperature collector according to claim 1, characterized in that the housing ( 2 ) made of plastic, metal or other materials be. 14. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) zwei Hohlspiegel (3) derart angeordnet sind, daß ihr Brennpunkt im Inneren des Fangrohres (4) oder auf dem Heißkern (6) des Druckrohres (5) konzentriert ist.14. High-temperature collector according to claim 1 and 13, characterized in that in the housing ( 2 ) two concave mirrors ( 3 ) are arranged such that their focal point inside the collecting tube ( 4 ) or on the hot core ( 6 ) of the pressure tube ( 5 ) is concentrated. 15. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hohlspiegel (3) rechteckig ausgebildet sind.15. High-temperature collector according to claim 14, characterized in that the concave mirror ( 3 ) are rectangular. 16. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1 und 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) innen mit Profilen versehen ist, die das Positionieren der Hohlspiegel (3) ermöglichen.16. High-temperature collector according to claim 1 and 13 to 15, characterized in that the housing ( 2 ) is provided on the inside with profiles that allow the positioning of the concave mirror ( 3 ). 17. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) in­ nen mit Profilen versehen ist, die das Positio­ nieren des Fangrohres (4) ermöglichen.17. High-temperature collector according to claim 1 and 2, characterized in that the housing ( 2 ) is provided in NEN with profiles that allow the positioning of the catch tube ( 4 ). 18. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Kollektorfeldern Kupplungseinrichtungen (8, 8a, 9, 10) angeordnet sind.18. High-temperature collector according to claim 1, characterized in that coupling devices ( 8 , 8 a, 9 , 10 ) are arranged for the production of collector fields. 19. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (2) je eine Seitenplatte (7, 7a) angeordnet ist.19. High-temperature collector according to claim 1, characterized in that one side plate ( 7 , 7 a) is arranged on the housing ( 2 ). 20. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Innenseiten der Seitenplatten (7, 7a) verspiegelt sind. 20. High-temperature collector according to claim 19, characterized in that the inner sides of the side plates ( 7 , 7 a) are mirrored. 21. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Seitenplatten (7, 7a) innen ein kreisrundes Profil zur Aufnahme des Fangrohres (4) aufweisen.21. High-temperature collector according to claim 19, characterized in that the side plates ( 7 , 7 a) have a circular profile inside for receiving the collecting tube ( 4 ). 22. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Seitenplatte (7) eine kreisrunde Öffnung als Durchlaß für das Druckrohr (5) aufweist.22. High-temperature collector according to claim 19, characterized in that the side plate ( 7 ) has a circular opening as a passage for the pressure pipe ( 5 ). 23. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 19, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Seitenplatte (7a) außenseitig rund um den Durchlaß für das Druckrohr (5) eine kreisrunde Aussparung zur Aufnahme einer Dichtscheibe (11) ausgebildet ist.23. High-temperature collector according to claim 19, characterized in that on the side plate ( 7 a) on the outside around the passage for the pressure tube ( 5 ) a circular recess for receiving a sealing washer ( 11 ) is formed. 24. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 18, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kupplungsinnenteil (8) auf der Seitenplatte (7) befestigt ist.24. High-temperature collector according to claim 18, characterized in that the inner coupling part ( 8 ) on the side plate ( 7 ) is attached. 25. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 18, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kupplungsaußenteil (9) drehbar ist und durch seine Halterung (10) auf dem Seitenteil (7a) befestigt wird.25. High-temperature collector according to claim 18, characterized in that the coupling outer part ( 9 ) is rotatable and is fixed by its holder ( 10 ) on the side part ( 7 a). 26. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Zusammen­ fügen mehrerer Kollektoren zu Kollektorfeldern ein Antrieb von Wärmekraftmaschinen ermöglicht wird.26. High-temperature collector according to claim 1 and 18, characterized in that by the together add multiple collectors to collector fields enables the drive of thermal engines becomes. 27. Hochtemperatur-Kollektor nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle sowohl Sonnenstrahlung als auch Abwärmestrah­ lung, beispielsweise aus industriellen Prozes­ sen, genutzt wird.27. High temperature collector according to claim 1, there characterized in that as a radiation source both solar radiation and waste heat  development, for example from industrial processes sen, is used.
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