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    公开号:WO1979001021A1
    申请号:PCT/CH1979/000064
    申请日:1979-05-02
    公开日:1979-11-29
    发明作者:R Kriesi；M Posnansky
    申请人:R Kriesi；M Posnansky；
    IPC主号:F24S80-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren und Einrichtung zum Erhitzen eines durchsichtigen, gasförmigen Mediums mittels konzentrierter Sonnenstrahlung
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
    [0003] Unter konzentrierter Sonnenstrahlung versteht man die Erhöhung der Leistung der Sonnenbestrahlung, die pro Flächeneinheit auf einen Gegenstand auftrifft. Die Leistung, die bei normaler Sonnenbestrahlung auf eine Fläche von 1 m2 eingestrahlt wird, beträgt etwa 800 W.
    [0004] Bei einer tausendfach konzentrierten Sonnenstrahlung ist die Leistung, die auf einen m2 eingestrahlt wird,
    [0005] 1000 x 800 W gleich 800 kW. Das Konzentrieren der Sonnenstrahlung kann durch Linsen, Hohlspiegel oder, bei den bekannten Sonnenkraftwerken, durch eine Vielzahl von am Boden angeordneten Spiegeln, die die Sonnenstrahlen auf die Spitze eines zentral angeordneten Turmes reflektieren, erreicht werden. Hinweise auf solche Kraftwerke sind im Bericht "Solar thermal Power Stations" vom internationalen Symfosium vom 11. - 13. April 1978 in Köln der Deutschen Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt (DFVLR) sowie im Referat "Solar Heated Air-Receivers", das für den internationalen Son- nenenergiekongress und die Ausstellung vom 28. Juli bis 1. August 1975 in Los Angeles USA vorbereitet wurde, beschrieben. Bei diesen bekannten Sonnenkraftwerken oder im allgemeinen bei Einrichtungen, die zur Umsetzung von Sonnenenergie in mechanische Arbeit auf thermischen Wegen dienen, besteht wie bei anderen thermischen Kraftprozessen die Notwendigkeit, möglichst hohe Arbeits- temperaturen zu erreichen, damit ein hoher Wirkungsgrad für die Umsetzung von thermischer Energie in Arbeit resultiert (Carnot vactor).
    [0006] Normalerweise ergibt sich daraus, dass das Arbeitsmedium bei thermischen Kraftprozessen bei diesen hohen Temperaturen nach Brayton, Otto, Stirling bei
    [0007] 600 bis 1000º C gasförmig bzw. nach Rankine dampfförmig ist, beispielsweise überhitzter Dampf von 500 bis 600º C Die Erhitzung eines gas- oder dampfförmigen Mediums mittels stark konzentrierter Sonnenenergie bietet bei den heute bekannten Ausführungsformen von Sonnenkraftwerken ganz besondere Schwierigkeiten.
    [0008] Bei der Gestaltung der Strahlungsempfänger, die meist auf einem Turm angeordnet sind, kann beobachtet werden, dass riesige voluminöse Gebilde, sogenannte Kavitätsempfänger, gebaut werden, bei denen die hoch konzentrierte Sonnenstrahlung nach Durchtritt durch eine Eingangsöffnung "Deffokusiert" geschlossen wird und im Innern auf Rohre, in denen das zu erhitzende Arbeitsmedium zirkuliert, auftrifft. Wegen der schlechten Wärmeübergangszahl, mit der die Wärme von einem festen Körper auf ein gasförmiges Medium übertragen wird, sind einerseits bei den bekannten Bauarten und Verfahren zur Erwärmung des Gases grosse Oberflächen notwendig. Daraus ergibt sich, dass relativ grosse Volumen der Kavität, dessen innere Oberfläche wesentlich grösser ist als die Fläche der Oeffnung, durch welche die Strahlen eingefangen werden. Andererseits sind sehr hohe Temperaturen für die wärmeübertragenden Rohrwände notwendig, was zur Verwendung von hochwarm- festen Keramikstoffen führt. Diese Zusammenhänge seien im Folgenden anhand einer kurzen Rechnung aufgezeigt:
    [0009] Die in die Kavität eintretende Strahlungsleistung beträgt
    [0010] FK = Fläche des Strahlungsbündels am Eingang der Kavität (m2) q = Strahlungsleistungsdichte (kW/m2), in der Regel 1000 bis 2000 kW/m2.
    [0011] Diese Strahlungsleistung muss über die Rohrwände an das Gas übertragen werden, was nach der folgenden Gleichung geschieht:
    [0012] FR die totale Rohroberfläche, die für die Wärmeübertragung zur Verfügung steht,
    die Wärmeübergangszahl von der Wand zum Medium und
    [0013] ΔT W - M die Temperaturendifferenz T Wand - TMedium ist.
    [0014] Somit ergibt sich die folgende Beziehung
    Nimmt man beispielsweise eine zulässige Temperatur- di.fferenz von 400º C zwischen Wand und Medium an, wenn beispielsweise das Gas auf 800° C erhitzt werden soll, so hätte die Wand eine Temperatur von 1200 C, und legt man eine sehr hohe Wärmeübergangszahl
    von 0,2 KW/m2º C.zu- gründe, was nur bei sehr hohem Druck und Gasgeschwindigkeiten erzielbar ist, dann ergibt sich bei einer Strah- lungsdichte von 2000 kW/m2 folgendes Flächenverhältnis zwischen totaler Oberfläche der Absorberrohrwände und dem
    [0015] Querschnitt der Kavitätsöffnung
    [0016] Wollte man diese Oberfläche der Kavität und damit deren Volumen und Gewicht verkleinern, dann bleibt etwas mehr Spielraum für die Steigerung der Temperaturdifferenz zwischen der Wand und dem Medium durch Verwendung von
    [0017] Keramikwerkstoffen oder man ist gezwungen, ein flüssiges Medium zu verwenden. Wasser ist hiefür nicht geeignet, weil bei einer Temperatur von nur 300º C bereits ein sehr hoher Druck entsteht. Es kommen demnach nur flüs- sige Metalle oder beispielsweise flüssiges Natrium in Frage, die wesentlich höhere Temperaturen zulassen, aber andere entscheidende Nachteile besitzen. Ganz sicher ist jedoch, dass jeder Versuch einer Energieübertragung im Bereich der hochkonzentrierten Sonnenstrahlung nach den bisher bekannten Verfahren sehr schwierig und umständlich ist, wobei selbst Keramikmaterialien den dabei auftretenden Temperaturen kaum mehr standhalten. Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Uebertragung der in der konzentrierten Sonnen Strahlung enthaltenen Energie auf ein durchsichtiges, gas förmiges Medium anzugeben, wobei die Wärmeübertragung direkt im Bereich der grössten Konzentration des Strahlen bundels stattfindet. Ausserdem soll das Volumen der Einrichtung bezogen auf das Volumen der bekannten Einrichtun gen reduziert werden und die Möglichkeit geboten werden, dass auf den Einsatz von hochfesten Keramikmaterialien verzichtet werden kann.
    [0018] Ein weiteres Ziel ist, das Gas, beispielsweise Luft, auf eine Temperatur von wenigstens 600º C zu er- hitzen.
    [0019] Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeichnet, durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.
    [0020] Die erfindungsgemässe Einrichtung ist gekennzeich net, durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 2. Die Erfindung ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
    [0021] Fig. 1 einen Teil eines Sonnenkraftwerkes mit einem Turm, auf dessen oberen Bereich die Sonnenstrahlung mittels am Boden angeordneten Spiegeln konzentriert wird,
    [0022] Fig. 2 eine Frontansicht einer im oberen Bereich des Turmes gemäss der Fig. 1 angeordneten erfindungsgemässen Einrichtung zum Erhitzen eines gasförmigen Mediums mittels konzentrierter Sonnenstrahlung, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III - III der Fig. 2,
    [0023] Fig. 4 Ausschnitte aus der Fig. 2 in einem grös- seren Massstab, welche Ausschnitte die Halterung von Quarzglasrohren der erfindungsgemässen Einrichtung zeigen,. Fig. 5 Ausschnitte aus der Fig. 2 in einem grös- seren Massstab, welche Ausschnitte eine andere Form der Halterung von Quarzglasrohren der erfindungsgemässen Einrichtungen zeigen,
    [0024] Fig. 6 einen Querschnitt durch eines der Quarz- glasrohre der Einrichtung gemäss der Fig. 2,
    [0025] Fig. 7 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines der Quarzglasrohre der Einrichtung gemäss der Fig. 2,
    [0026] Fig. 8 einen Querschnitt durch eine dritte Aus- führungsform eines der Quarzglasrohre der Einrichtung gemäss der Fig. 2,
    [0027] Fig. 9 einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines Quarzglasrohres der Einrichtung gemäss der Fig. 2, Fig. 10 einen Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform eines Quarzglasrohres der Einrichtung gemäss der Fig. 2,
    [0028] Fig. 11 die schaubildliche Darstellung einer Kreuzungsstelle des Gebildes innerhalb des Quarzglas- rohres nach der Fig. 10 in einem grossen Massstab gezeichnet, Fig. 12 einen Querschnitt durch einen Quarzglasstreifen, der beidseitig mit je einer die Sonnenstrahlung teilweise absorbierenden Schicht versehen ist,
    [0029] Fig. 13 die schematische Darstellung der teilweisen Absorption der Sonnenstrahlung durch die Wandung von hintereinander angeordneten Glasrohren aus leicht gefärbtem Glas,
    [0030] Fig. 14 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung, Fig. 15 einen Schnitt entlang der Linie XII - XII der Fig. 11 in einem grösseren Massstab .gezeichnet,
    [0031] Fig. 16 einen Querschnitt durch ein Glasrohr der Einrichtung gemäss der Fig. 12, welches Glasrohr auf der Aussenseite mit einer die Sonnenstrahlung teilweise ab- sorbierenden Schicht versehen ist,
    [0032] Fig. 17 einen Querschnitt durch einen länglichen Glaskörper mit einer Vielzahl von parallelverlaufenden Durchtrittskanälen, welche Glaskörper anstelle der Quarzglasrohre in der Einrichtung gemäss der Fig. 2 ver- wendbar ist,
    [0033] Fig. 18 die prinzipielle Darstellung der Verwendung der Einrichtung gemäss der Fig. 2 in einer Sonnenkraftwerkanlage,
    [0034] Fig. 19 die vereinfachte Darstellung eines Son- nenkraftwerkes mit einem Turm, in dessen oberen Bereich Strahlenempfänger angeordnet sind, die von allen Seiten von auf dem Boden angeordneten Spiegeln angestrahlt werden,
    [0035] Fig. 20 einen Querschnitt durch den oberen Be- reich des Turmes des Sonnenkraftwerkes gemäss der Fig. 19 und
    [0036] Fig. 21 einen Querschnitt durch den oberen Teil des Turmes gemäss der Fig. 19, wobei die Strahlenempfänger anders ausgebildet sind, als jene, die in der Fig. 20 dargestellt sind. Nachstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen dargelegt, die sich insbesondere für die Verwendung im Turm eines Sonnenkraftwerkes eignen. Die Fig. 1 zeigt einen Teil eines Sonnenkraftwerkes in stark vereinfachter Darstellung. An der Spitze eines
    [0037] Turmes 1 ist ein sogenannter Strahlenempfänger 2, beispielsweise die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Einrichtung, angeordnet.
    [0038] Im Innern des rohrförmigen Turmes 1 sind eine nicht dargestellte Zuführleitung für ein zu erhitzendes durchsichtiges, gasförmiges Medium, z.B. Luft, und eine nicht gezeichnete Abführleitung für die in der genannten Einrichtung erhitzte Luft angeordnet. Die einfallende Sonnenstrahlung ist durch Pfeile 3 angedeutet und wird durch am Boden 4 angeordnete Spiegel 5 auf die Frontfläche der Einrichtung konzentriert. Die Einrichtung ist so geneigt ausgerichtet, dass die den Mittelpunkt der Frontfläche der Einrichtung senkrecht durchstossende Gerade den Zentrumsbereich des Spiegelfeldes durch- stösst. Die auf die Einrichtung, auftreffenden reflektierten Sonnenstrahlen sind nicht parallel, sondern können bis zum halben Winkel
    gegenüber der genannten Geraden abweichen, welcher Winkel
    durch die beiden Randstrahlen 6 und 7 eingeschlossen wird. Die Fig. 2 zeigt die Frontansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung und die Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III - III. der Fig. 2. Zwischen zwei Platten 8 und 9, die über Distanzbolzen 10 auf Abstand gehalten werden, erstreckt sich eine Anzahl Quarzglasröhre 11.
    [0039] Die Platten 8 bzw. 9 sind mittels Schrauben 12 an den Enden der Distanzbolzen 10 befestigt. In den Platten 8 und 9 sind eine entsprechende Anzahl Löcher 13 bzw. 14 vorgesehen (siehe Fig. 4), damit Luft den Quarzglasrohren 11 zugeführt bzw. die. erhitzte Luft aus diesen Quarzglasrohren abgeführt werden kann. Unterhalb der Platte 9 be- findet sich eine Haube 15, die mit einem Zuführrohr 16 verbunden ist. Der Rand der grossen Oeffnung der Haube 15 ist mit der Platte 9 gasdicht verbunden, so dass die über das Zuführrohr 16 zugeführte Luft in die einzelnen Quarz- glasrohre 11 eindringt. Oberhalb der Platte 8 befindet sich eine Haube 17, die mit einem Abführrohr 18 verbunden ist. Der Rand der grossen Oeffnung der Haube 17 ist mit der Platte 8 gasdicht verbunden, so dass die aus den Quarzglasrohren 11 austretende, erhitzte Luft gesammelt und durch das Abführrohr 18 abgeführt werden kann.
    [0040] Da es nicht vorgesehen ist, die Hauben 15 und 16 und die Platten 8 und 9 der konzentrierten Sonnenbestrahlung auszusetzen, können diese Teile aus Metall bestehen. Das Prinzip der Halterung der einzelnen Quarz- glasrohre 11 ist aus den Fig. 4 bzw. 5 ersichtlich, die entsprechende Ausschnitte aus der Fig. 2 in einem grösseren Massstab zeigen.
    [0041] Gemäss der Fig. 4 ist der Durchmesser der Löcher 13 in der oberen Platte 8 grösser als der Durchmesser der Quarzglasrohre 11. Auf der Oberseite der Platte 8 sind Rohrstücke 19 befestigt. Jedes Quarzglasrohr 11 erstreckt sich durch eines der Löcher 13 und durch das entsprechende Rohrstück 19 hindurch. Auf der Innenseite der Rohrstücke 19 sind Nuten 20 eingelassen, in denen Dichtungsringe 21 angeordnet sind. Diese Dichtungsringe können von gleicher Art sein, wie die Kolbenringe eines Verbrennungsmotors. Die Dichtungsringe 21 verhindern, dass Luft aus der Einrichtung austritt und ermöglichen aber das durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungs- koeffizient bedingte relative Verschieben zwischen dem Quarzglasrohr 11 und der Platte 8.
    [0042] Der Durchmesser der Löcher.14 in der unteren Platte 9 ist kleiner als der Innendurchmesser der Quarzglasrohre 21. Konzentrisch zu jedem der Löcher 14 ist je ein Rohrstück 22 auf der Oberseite der Platte 9 befestigt Durch jedes Rohrstück 22 erstreckt sich eines der Quarz- glasrohre 11, so dass dessen Stirnfläche auf der Platte 9 aufliegt. Auf der Innenseite der Rohrstücke 22 sind ebenfalls Nuten 20 vorgesehen, in welchen sich Dichtungsringe 21 befinden, um das Austreten von Luft aus der Ein- richtung zu verhindern.
    [0043] Innerhalb jenes Quarzglasrohres 11 sind eine Anzahl Glasstreifen 23 angeordnet, wie dies mit Bezug auf die Fig. 6 weiter unten näher beschrieben ist. Teile der unteren Stirnflächen der Glasstreifen 23 liegen auf dem Randbereich der Löcher 14 in der unteren Platte 9 auf. Sie können somit nicht aus den Quarzglasrohren 11 herausfallen.
    [0044] Die Fig. 5 zeigt eine andere Art der Halterung der Quarzglasrohre 11. Der Durchmesser der Löcher 14 in der unteren Platte 9 ist kleiner als der Innendurchmesser des Quarzglasrohres 11. Konzentrisch zu den Löchern 14 sind Rohrstücke 24 an der Platte 9 angeschweisst. Der Innendurchmesser der Rohrstückε 24 ist grösser als der Aussendurchmesser der Quarzglasrohre, so dass die Quarz- glasrohre mit Hilfe eines hitzebeständigen Bindemittels 25 in den Rohrstücken 24 gehalten werden, wobei die so hergestellte Verbindung auch gasdicht ist. In die Löcher 13 der oberen Platte 8 sind Rohrstücke 26 eingeschweisst, die den gleichen Aussendurchmesser wie die Quarzglasröhre 11 aufweisen. Die Enden eine.r Muffe 27 sind einerseits über das Quarzglasrohr 11 und andererseits über den nach unten über die Platte 8 vorstehenden Teil des Rohrstückes 26 gestülpt. Mittels Spannringen 28 werden die Enden der Muffe 27 an dem von ihr umgebenen Rohr- stück 26 bzw. Quarzglasrohr 11 gehalten. Die Muffe 27 bildet eine gasdichte Verbindung zwischen dem Quarzglasrohr 11 und dem Innenraum der oberen Haube 17. Die Muffe 27 kompensiert ausserdem die von der Temperatur abhängigen unterschiedlichen Längenausdehnungen des Quarzglasrohres 11 und des Abstandes zwischen den Platten 8 und 9. Aus Sicherheitsgründen kann unterhalb der Muffe 27 eine mit Löchern 29 versehene Führungsplatte 30 angeordnet sein, die ein Umkippen der Quarzglasrohre 11 verhindert.
    [0045] Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Einrichtung nach der Fig. 2 entlang der Linie III - III. Dementsprechend sind im wesentlichen nur die Quarzglasrohre 11, die untere Platte 9 und die untere Haube 15 mit dem nach hinten gerichteten Zuführrohr 16 sichtbar. Die Quarzglasrohre 11 sind in zwei Reihen angeordnet, wo bei die Quarzglasrohre der hinteren Reihe gegenüber den vorderen Quarzglasrohren versetzt sind. Der Hauptanteil der konzentrierten Sonnenstrahlung fällt in Richtung des Pfeiles 31 in die Einrichtung gemäss der Fig. 3 ein. Durch die versetzte Anordnung der Quarzglasrohre 11 werden auch jene Strahlen erfasst, die zwischen den vordere Quarzglasrohren 11 hindurchtreten. Obwohl in der Fig. 3 nur zwei Reihen von Quarzglasrohren 11 gezeichnet sind, können Ausführungen mit drei oder mehr Reihen vorgesehen werden.
    [0046] Die für die Erfindung sehr wesentlichen Glaskörpe bzw. Glasstreifen 23, die innerhalb der Quarzglasrohre 11 angeordnet sind, wurden in der Fig. 3 nicht eingezeichnet.
    [0047] Wenn nur eine oder zwei Reihen von Quarzglasrohren 11 vorgesehen sind, so ist es vorteilhaft, hinter diesen Quarzglasrohren einen Reflektor 31 anzuordnen, welcher den allfällig aus den Quarzglasrohren nach hinte austretenden Strahlenanteil wieder zurück in die Quarzglasrohre 11 reflektiert.
    [0048] Aus der Fig. 6 ist eine erste mögliche Anordnung der Glasstreifen 23 innerhalb des Quarzglasrohres 11 dar gestellt. Die einzelnen Glasstreifen 23 werden durch Abstandhalter 32 aus Glas auf Abstand gehalten. Diese Abstandhalter 32 erstrecken sich nicht über die gesamte Länge der Glasstreifen, sondern sie sind quadratische oder runde Scheiben, deren Dicke den Abstand zwischen den benachbarten Glasstreifen 23 bestimmt. Die Abstandhalter 32 sind gleichmässig auf die ganze Länge der Glasstreifen 23 verteilt angeordnet und mit einem der beiden benachbarten Glasstreifen beispielsweise durch Anschmelzen fest verbunden. In der Querrichtung sind die Glasstreifen 23 in den Quarzglasrohren 11 so ausgerichtet, dass sie mit der durch den Pfeil 31 in der Fig. 3 angedeuteten Richtung einen spitzen Winkel von 20 bis 70° einschliessen. Die Glasstreifen 23 sind leicht gefärbt und absorbieren die Energie der durch sie hindurchtretenden Sonnenstrahlung nur teilweise.
    [0049] Mit Bezug auf die Fig. 6 ist nachstehend die Arbeitsweise der Einrichtung nach der Fig. 2 beschrieben. Ein Strahlenbündel 33 trifft von Aussen auf das Quarz-glasrohr 11 auf. Ein verschwindend kleiner Anteil des Strahlenbündels 33 wird an der Aussenfläche des Quarzglasrohres 11 reflektiert, was durch einen Pfeil 34 angedeutet ist. Der Hauptanteil des Strahlenbündels 33 wird durch die Wandung des Quarzglasrohres 11 gebrochen und an der Innenfläche des Quarzglasrohres findet noch- mals eine Brechung statt, bevor das Lichtbüπdel in das Innere des Quarzglasrohres 11 eintritt. Das Quarzglas, aus dem die Quarzglasrohre 11 bestehen, absorbiert sowenig Wärmeenergie wie möglich, damit praktisch alle Energie des Lichtbündels in das Innere des Quarzglasrohres 11 gelangt. Danach trifft das Lichtbündel auf einen der Glasstreifen 23' auf, ein Teil des auf dem Glasstreifen 23' auftreffenden Lichtbündels wird von diesem reflektiert und der andere Teil durchdringt den Glasstreifen 23'. Weil die Glasstreifen 23' leicht gefärbt sind, wird ein Anteil der Energie beispielsweise 3 bis 15 % des den Glasstreifen 23' durchdringenden Lichtbündels im Glasstreifen 23' absorbiert. Der Anteil des Strahlenbündels, welches aus dem Glasstreifen 23' austritt, trifft auf den nächsten Glasstreifen auf, wobei wiederum ein Teil reflektiert, ein Anteil der Energie absorbiert und ein Teil des Lichtbündels wieder aus diesem nächsten Glasstreifen austritt. Das aus diesem Glasstreifen austretende restliche Lichtbündel trifft wiederum auf einen der Glasstreifen 23 auf, wobei sich der oben beschriebene Vorgang immer wieder wiederholt. Der vom Glasstreifen 23" reflektierte Teil des Lichtbündels trifft wieder auf den Glasstreifen 23' auf, wobei sich der oben beschriebene Vorgang ebenfalls wiede holt.
    [0050] Der besseren Uebersicht wegen sind in der Fig. 6 nur einige wenige Reflektionsstellen und Durchtrittsstellen des Lichtbündels dargestellt. Eine Erwärmung der Glasstreifen 23 erfolgt nur an den Durchtrittsstellen, wobei diese durch die vielen Reflektionssteilen auf den ganzen Volumenbereich der Glasstreifen 23 verteilt sind. Aus diesem Grunde werden die Glasstreifen 23 gleichmässig an allen Stellen erhitzt, aber an keiner Stelle überhitzt. Die in das Innere des Quarzglasrohres 11 eingestrahlte Energie wird nicht an der ersten auf einem Körper auftreffenden Stelle voll absorbiert, sondern sukzessive an einer Vielzahl von Stellen verteilt allmählich absorbiert, wobei die. Vielzahl von Stellen nur auf eine Temperatur von beispielsweise 1000º C, aber nicht auf eine viel höhere Tempe-ratur erhitzt werden.
    [0051] Die von den Glasstreifen 23 aufgenommene Wärme wird von einem Luftstrom, der durch das Quarzglasrohr 11 und zwischen den Glasstreifen 23 hindurch geführt wird, aufgenommen und weggeführt. Bei den bekannten Einrichtungen wird die durch die Sonnenstrahlung erhitzte Wand nur einseitig mit Luft in Berührung gebracht. Bei der oben beschriebenen Einrichtung werden die Glasstreifen 23 auf beiden Seiten mit der Luftströmung in Berührung gebracht, wodurch sich eine wesentlich bessere Wärmeübertragung von den Glasstreifen auf die Luft ergibt.
    [0052] In der Fig. 6 sind der Einfachheit wegen nur einige wenige Glasstreifen 23 dargestellt. In Wirklichkeit werden bei einer Einrichtung, die eine Strahlungs energie von 5 MW verarbeiten kann, zehn Quarzglasrohre 11 mit einem Aussendurchmesser von 25 cm, einer Wandstärke von 5 mm und einer wirksamen Länge von 2,5 m in der vorderen Reihe vorgesehen. In der zweiten Reihe sind dementsprechend neun Quarzglasrohre mit denselben Abmessungen angeordnet. Derartige Quarzglasrohre halten einen Innendruck von 100 psi bei einer Arbeitstemperatur von 1000º C ohne weiteres aus.
    [0053] Innerhalb eines Quarzglasrohres 9 sind beispielsweise fünfundzwanzig Glasstreifen 23 mit einer Dicke von 5 mm angeordnet, wobei zwischen benachbarten Glasstreifen 23 ein Abstand von 5 mm vorhanden ist. Die durchschnittliche Gesamtoberfläche pro Glasstreifen 23 beträgt somit 0,24 m x 2,5 m x √2 x 2 = 0,78 m2. Die gesamte Oberfläche der Glasstreifen 23 pro Quarzglasrohr 11 beträgt 0,78 m 2 x 25 = 19,5 m 2. Dementsprechend ist die totale Oberfläche der Gesamtheit aller Glasstreifen 19 x 19,5 m 2 = 370 m 2. Dies stellt die gesamte Kühlfläche der Einrichtung dar, über welche der Wärmeaus- tausch zwischen den Glasstreifen 23 und der durchströmenden Luft erfolgt.
    [0054] Im vorliegenden Beispiel müssen pro Quadratmeter der Kühloberfläche 5'000'000 W/370 m2 = 13'500 W/m2 übertragen werden. Bei einem massigen Luftstrom kann mit einem Wärmeübergang von 30 W/ /m 2° C gerechnet werden. Wenn also, wie im vorliegenden Beispiel, pro m 2 13'500 W übertragen werden sollen, so ist dazu eine durchschnittliche Temperaturdifferenz zwischen den Glasstreifen 23 und der zwischen denselben hindurchströmeπden Luft von etwa 450º C notwendig. Diese Zahlen zeigen, dass es sehr wohl möglich ist, die Luft auf etwa 600 bis 800° C zu erhitzen, ohne dass dabei die Temperatur an irgend einer Stelle der Einrichtung grösser wird als 1'050 bis 1'250° C. Diese Werte können dadurch gesenkt werden, indem die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes, etwas erhöht wird. Die gleiche Wirkung ergibt sich auch, wenn die Anzahl Glasstreifen 23 pro Quarzglasrohr 11 erhöht oder die Anzahl der Quarzglasrohre selbst vergrössert wird.
    [0055] Die auf die Einrichtung gemäss der Fig. 2 einfallenden konzentrierten Sonnenstrahlen werden auf dem durch die gestrichelte Linie 35 umgrenzten Bereich beschränkt, wobei die Fläche dieses Bereiches 2,5 m x 2,5 m gleich etwa 6 m 2 beträgt. Um die oben angeführte
    [0056] Leistung von 5 MW auf die Fläche des Wirkbereiches einzu- strahlen, ist eine Leistungsdichte von 836 kW/m 2 notwendig, was einer Konzentration der Sonnenstrahlung von etwa 1000 entspricht.
    [0057] Die Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel von Glasstreifen 36, die in einem Quarzglasrohr 11 angeordnet sind. In der Querrichtung erstrecken sich die einzelnen Glasstreifen 36 etwas über die Mitte des Quarzglasrohres 11 hinaus, so dass sich die benachbarten Glasstreifen 36 einige wenige mm überlappen. Im Ueberlappungs- bereich werden die Glasstreifen 36 durch sich selbst auf Abstand gehalten. Im ausseren Bereich der Glasstreifen 36 sind anstelle der Abstandhalter 33 gemäss der Ausführung nach der Fig. 6 Buckel 37 vorgesehen, die dadurch entstanden sind, indem noch im weichen Zustand der Glasstreifen mit einem nicht dargestellten Gegenstand Vertiefungen in die Glasstreifen 36 eingepresst wurden. Einer dieser Buckel 37 ist im Schnitt dargestellt.
    [0058] Ein auf das Quarzglas auftreffendes Strahlenbündel 38 wird, ähnlich wie das Strahlenbündel 33 in der Fig. 6, mehrmals reflektiert und allmählich von den Glasstreifen absorbiert. Der Vorteil dieser Ausführung gegenüber jener der Fig. 6 ist der, dass allfällig parallel zu den Platten gerichtete Strahlenbündel 39 nicht ohne weiteres durch das Quarzglasrohr 11 durchtreten können, sondern von den zueinander versetzten Glasscheiben 36 absorbiert werden. Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform von innerhalb einem Quarzglasrohr 11 angeordneten Glasstreifen 40 und 41. Der Querschnitt der Mehrzahl der Glasstreifen 40 ist winkelförmig und nur jene Glasstreifen 41, die zum Auffüllen des restlichen Teiles des Querschnittes des Innenraumes des Quarzglasrohres 11 dienen, sind flache Glasstreifen. Der Winkel, den die Glasstreifen 40 einschliesseπ ist ein spitzer Winkel, vorzugsweise 60°. Die Glasstreifen 40 und 41 können entweder durch in der Fig. 6 dargestellte Abstandhalter oder durch in der Fig. 7 dargestellte Buckel gegenüber einander auf Abstand gehalten werden. Diese Abstandselemente sind in der Fig. 8 nicht dargestellt. Die flachen Glasstreifen 41 sind an dem der Strahlung ausgesetzten Ende abgeschrägt, damit die von der Schmalseite reflektierten Strahlenanteile in das Innere des Quarzglasrohres 11 gelangen. Die Glasstreifen 40 werden so gerichtet, dass die Spitze des von ihnen eingeschlossenen Winkels in Richtung auf die Strahlenquelle zeigt. Genau auf die Spitze des genannten Winkels eintreffende Strahlenbündel 42 werden der Reihe nach von den Scheitelbereichen der Glasstreifen 40 allmählich absorbiert. Ein dazu parallel verlaufendes versetztes Strahlenbüπdel 43 wird wie das Strahlenbündel 33 gemäss der Fig. 6 mehr- mals reflektiert und ebenfalls allmählich durch die Glasstreifen 40 und 41 absorbiert. Ein schräg einfallendes Strahlenbündel 44 wird, wie dargestellt, ebenfalls mehrfach reflektiert und allmählich absorbiert.
    [0059] Bei der in der Fig. 9 dargestellten Ausführungs- . form eines Quarzglasrohres 73 sind anstelle von Glasstreifen eine Vielzahl von Glimmerstreifen 74 vorgesehen, deren Längsränder in Nuten 75, die in der Innenfläche des Quarzglasrohres 73 eingelassen, gehalten sind. Die mittleren Bereiche der Glimmerstreifen 74 werden durch Glasstäbe 76 mit rechteckigem Querschnitt auf Abstand gehalten. Die Glimmerstreifen 74 werden aus Spaltglimmer hergestellt, und der auf dem Markt unter der Bezeichnung "Phogopit" erhältlich ist, wird durch die Firma Mineral A.G. Schwyz, CH, hergestellt.
    [0060] Die Glimmerstreifen sind für die Sonnenstrahlung, die durch den Pfeil 77 angedeutet ist, teilduchlässig, so dass die Sonnenstrahlung ähnlich wie bei den Glasstreifen 23 der Ausführungsform in der Fig. 6 mehrmals reflektiert und über alle Glimmerstreifen 74 verteilt, von diesen absorbiert wird. Weil die Glimmerstreifen 74 hitzebeständiger sind als die Glasstreifen, kann eine höhere Arbeitstemperatur erzielt werden.
    [0061] Die bevorzugte weitere Ausführungsform zeigt die Fig. 10. Innerhalb des Quarzglasrohres 78 ist ein wabenförmiges Gebilde aus Glimmerstreifen 79 und 80 angeordnet. Eine Kreuzungsstelle des wabenförmigen Gebildes ist in der Fig. 11 vergrössert dargestellt. In bestimmten Abständen sind Einschnitte 81 und 82 in den Glimmerstreifen 79 bzw. 80 eingelassen. Die Tiefe der Einschnitte 81 und 82 beträgt einen Viertel der Breite der Glimmerstfeifen. Mit derartigen Streifen lassen sich beliebig lange wabenförmige Gebilde herstellen, die sich wie die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Glasstreifen 23 praktisch über die ganze Länge der Quarzglasrohre erstrecken. Vorteilhafterweise sind die Abstände in der Längsrichtung der Glimmerstreifen nicht gleich, sondern werden von einem Ende der Streifen zum anderen Ende immer enger. Dadurch wird erreicht, dass die "Dichte" des wabenförmigen Gebildes in einem Teil grösser ist als in einem anderen Teil. Die durch einen Pfeil 83 angedeutete Strahlung wird auf jenen Bereich des wabenförmigen Gebildes gerichtet, der die gerinere "Dichte" aufweist.
    [0062] Die Glimmerstreifen 79 und 80 sind so angeordnet, dass sie eine Vielzahl von Kanälen 84 begrenzen, die im wesentlichen einen rhombusförmigen Querschnitt aufweisen. Eine jener Ecken, die einen spitzen Winkel einschliessen, weist gegen die Bestrahlungsrichtung hin. Auf diese Weise ergeben sich günstigere Reflexionsbedingungen.
    [0063] Die Fig.12 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Quarzglasstreifens 85, der anstelle der leicht eingefärbten Glasstreifen 23, 36 oder 40, entsprechend den Ausführungen gemäss den Fig. 6, 7 bzw.8, verwendet wird. Der Quarzglasstreifen 85 ist deshalb vorteilhafter, als die eingefärbten Glasstreifen 23, 36 oder 40, weil der Quarzglasstreifeπ 85 höheren Temperaturen zu widerstehen vermag. Da Quarzglas nicht ohne weiteres eingefärbt werden kann, wird auf die Oberfläche der Quarzglasstreifen 85 mit einer dünnen, die Sonnenstrahlung nur teilweise absorbierenden Schicht 86 versehen. Diese Schicht 86 ist in der Fig. 12 übertrieben dick dargestellt. Als Schicht 86 eignet sich eine sehr dünne Metallschicht, z.B. aus Gold, welche Metallschicht so dünn ist, dass nur etwa 3 % der Sonnenstrahlung in dieser Metallschicht absorbiert wird. Die von der Schicht 86 aufgenommene Wärme wird an die, diese Schicht bespülende Luft abgegeben. Die Quarzglasstreifen 85 dienen im wesentlichen nur als Träger für die Schicht 86 und können daher weniger dick als die Glasstreifen 23, 36 oder 40 gewählt werden. Es können auch Quarzglasstreifen verwendet werden, die nur auf einer Seite beschichtet sind. In diesem Fall ist es dann günstiger, wenn diese eine Schicht etwas dicker gewählt wird, so dass etwa 5 % der durch sie hindurchtretenden Sonnenstrahlung absorbiert werden.
    [0064] In der Fig. 13 ist die stufenweise Absorption von Sonnenstrahlung in den Wandungen von hintereinander angeordneten Glasrohren 87, 88 und 89 aus leicht gefärbtem Glas schematisch dargestellt. Die in das erste Glasrohr 87 einfallende Sonnenstrahlung ist durch den Pfeil 90 dargestellt, wobei durch die Breite des Pfeiles 90 die eingestrahlte Energie angedeutet ist. Beim Eintreten der Strahlung wird ein Teil derselben in dem oberen Wandteil des ersten Glasrohres 87 absorbiert und ein weiterer Teil der Strahlung wird beim Austreten der Strahlung aus dem Glasrohr 87 in dem unteren Wandteil des Glasrohres absorbiert. Der zum zweiten Glasrohr 88 gelangende Anteil der Sonnenstrahlung ist durch den Pfeil 91 angedeutet. Die oberen und unteren Wandteile des zweiten Glasrohres 88 absorbieren wiederum einen Teil der Sonnenstrahlung, so das nur noch ein geringer durch den Pfeil 92 angedeuteter An teil der Sonnenstrahlung zum dritten Glasrohr 89 gelangt. Durch die teilweise Absorption der Sonnenstrahlung werden die Glasrohre erhitzt und die Wärme wird durch eine Luftströmung im Innern der Glasröhre 87, 88 und 89 abgeführt. Die Anzahl der in der Richtung der konzentrier ten Sonnenstrahlen hintereinander angeordneten Glasrohre ist selbstverständlich nicht auf drei beschränkt.
    [0065] Die Fig. 14 und 15 zeigen ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiεl der erfindungsgemässen Einrichtung. Die Fig. 15 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XII - XII der Fig. 14 in einem grösseren Massstab gezeich net und die Fig. 14 einen Schnitt entlang .der Linie
    [0066] XI - XI der Fig. 15 in einem entsprechend kleineren Massstab gezeichnet.
    [0067] Zwischen einer oberen Platte 93 und einer unteren Platte 94 erstrecken sich eine Vielzahl von beispielsweise in fünf Reihen angeordneten Glasrohren 95 aus leicht gefärbtem Glas. In. die Enden der Glasröhre 95 erstrecken sich Löcher in den Platten 93 bzw. 94 und sind mit diesen gasdicht verbunden. Die Randbereiche der obere Platte 93 sind nach oben und die Randbereiche der unteren Platte 94 sind nach unten gebogen und mit Aussenplatten 96 bzw. 97 verschraubt. Der Hohlraum 98, der durch die Aussenplatte 97 und die untere Platte 94 begenzt ist, dient zum Verteilen der über ein Zuführrqhr 99 in den Hohlraum 98 einströmenden Luft in die einzelnen Glasröhre 95. Der durch die Aussenplatte 96 und die obere Platte 93 begrenzte Hohlraum 101 dient zum Sammeln der durch die Glasrohre 95 hindurchströmenden und darin erhitzten Luft. Die im Hohlraum 101 gesammelte Luft wird über ein Abführrohr 102 abgeführt. Zum Ausgleichen der von der Temperatur der Glasrohre 95 abhängigen Distanz zwisehen den beiden Aussenplatten 96 und 97 ist ein Stück 103 des Abführrohres 102 balgenartig ausgebildet.
    [0068] Die von den Glasrohren 95 aufgenommene Wärme wird an die durch sie hindurchströmende Luft abgegeben. Diese Luft wird dabei auf etwa 800º C erhitzt. Vergleichsweise zu der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Einrichtung weist die Einrichtung gemäss den Fig. 14 und 15 eine wesentlich grössere Anzahl Glasröhre 95 auf, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Quarzglasrohre 11. Daher kann die Luft mit einem wesentlaich höheren Druck in die Glasrohre 95 eingelassen werden, als dies bei den Quarzglasrohren 11 der Fall ist.
    [0069] Die konzentrierte Sonnenstrahlung wird auf die Frontseite der Einrichtung gerichtet, wobei die durch die Pfeile 104 dargestellte Strahlung mehrheitlich annähernd senkrecht auf die Glasrohre 95 auftrifft. Dabei entstehen, ähnlich wie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt, Mehrfachreflexionen von Strahlungsanteilen, die von den Glasrohren 95 absorbiert werden. Sollten kleine Strahlungsanteile durch die Anordnung der Glasrohre 95 hin- durch gelangen, so kann auf der Rückseite der Glasrohranordnung ein Reflektor 105 angeordnet sein, der in den Fig. 14 und 15 gestrichelt dargestellt ist. Durch diesen Reflektor werden die auf der Rückseite der Glasrohranordnung austretenden Strahlungsanteile, wieder in die Glasrohranordnung zurück reflektiert.
    [0070] Anstelle der gefärbten Glasrohre 95 können auch Quarzglasrohre 106 verwendet werden, von denen in der Fig. 16 eines im Querschnitt dargestellt ist. Die Aussenseite des Quarzglasrohres 106 ist mit einer die Sonnenstrahlung teilweise absorbierenden Schicht 107 versehen. Die Dicke der Schicht 107 ist in der Fig. 16 stark übertrieben dargestellt. Der Vorteil der beschichteten Quarzglasrohre 106 ist, dass sie höheren Temperaturen zu widerstehen vermögen als die gefärbten Glasrohre 95 und dass somit die Luft auf eine höhere Temperatur erhitzt werden kann. Die Schicht 107 ist die gleiche, wie die mit Bezug auf die Fig. 12 beschriebene Schicht 86.
    [0071] In der Fig. 17 ist ein Glasstab 45 mit rundem Querschnitt dargestellt. Das Glas aus dem der Glasstab 45 besteht ist leicht gefärbt, um die in ihn eintretende Sonnenstrahlung allmählich zu absorbieren. Im Innern des Glasstabes 45 erstrecken sich praktisch parallel verlaufende Längskanäle 46 für den Durchtritt der zu erhitzenden Luft. Der Querschnitt .dieser Kanäle kann grundsätzlich jede beliebige Form aufweisen, aber vorzugsweise sind diese Querschnitte rhombusförmig. Die der Hauptstrahlungsrichtung zugewendeten spitzen Winkel der rhombusförmigen Kanäle schliessen einen Winkel von 60º ein. Ein Strahlenbündel 47, welches auf den Glasstab 45 auftritt, wird wie dies. in der Fig. 12 sehr vereinfacht dargestellt ist, auf eine vielfältige Weise reflektiert und im Innern des Glasstabes an einer Vielzahl von Stellen allmählich absorbiert. Da alle Längskanäle 46 geschlossen sind, kann im einfachen Fall auf das den Glasstab umgebende Quarzglasrohr verzichtet werden. In diesem Fall wird der Glasstab 46 ähnlich wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, in die Einrichtung nach der Fig. 2 eingesetzt.
    [0072] Die Fig. 18 zeigt das Prinzip eines Sonnenkraft- Werkes in stark vereinfachter Form. Der Strahlenempfänger 2 kann eine Einrichtung gemäss der Fig. 2 sein. Mittels eines Kompressors 47 wird durch Pfeile 48 angedeutete Luft angesogen und über ein Zuführrphr 49 einem Verteiler 50 zugeführt, der der unteren Haube 15 der Einrichtung nach der Fig. 2 entspricht. Vom Verteiler 50 gelangt die Luft in die Quarzglasrohre 11 mit gemäss den Fig. 6, 7 oder 8 angeordneten Glasstreifen. Anstelle der Quarzglasrohre 11 können auch Glasstäbe 45 nach der Fig. 12 verwendet werden. In dem durch die Pfeile 51 angedeutete Sonnenstrahlung ausgesetzten Quarzglasrohr 11 wird die Luft erhitzt und in einem Sammler 52, der der oberen Haube 17 der Einrichtung gemäss der Fig. 2 entspricht, gesammelt und über ein Abführrohr 53 einer Gasturbine zugeführt. Die Rotoren der Gasturbine 54, des Kompressors 47 und eines Generators 55 sind auf einer gemeinsamen Welle 56 fest angeordnet, so dass die Gasturbine 54 den Kompressor 47 und den Generator 55 antreibt. Die Differenz der von der Turbine 54 angegebenen mechanischen Leistung weniger die Antriebsleistung des Kompressors 47 wird im Generator 45 in elektrische Leistung umgesetzt und einem symbolisch dargestellten Verteilnetz 57 zugeführt.
    [0073] Die Fig. 19 zeigt schematisch und in stark vereinfachter Darstellung ein anderes Sonnenkraftwerk. Auf einem Turm 58 ist ein zylindrisch ausgebildeter Strah- lenempfanger 59 angeordnet. Am Boden 60 und rund um den Turm 58 herum sind Spiegel 61 aufgestellt, welche die einfallenden Sonnenstrahlen 62 auf den Strahlenempfänger 59 reflektieren, wodurch eine tausend- bis zweitausendfach konzentrierte Sonnenstrahlung auf den Strahlenempfänger 59 äuftrifft. Zuoberst befindet sich ein ringförmig ausgebildeter Verteiler 63 zum Zuführen der durch einen im Innern des Strahlenempfängers 59 angeordneten Kompressors 64 komprimierten Luft in die in der Fig. 20 im Querschnitt dargestellten, längskonzentrischen Kreislinien angeordneten Quarzglasrohre 11. Die in den Quarzglasrohren 11 erhitzte Luft wird in einem ebenfalls ringförmig ausgebildeten Sammler 65 gesammelt und einer im Innern des Strahlenempfängers 59 angeordneten Gasturbine 66 zugeführt. Der Verteiler 63 und der Sammler 65 werden durch einen Hohlzylinder 67 auf Abstand gehalten. Die Mantelfläche des Hohlzylinders 67 ist poliert, so dass der Hohlzylinder 67 gleichzeitig als Reflektor für die allfällig durch die Quarzglasrohre 11 nach innen durchtretenden Strahlungsanteile dient.
    [0074] Die zu erhitzende Luft wird durch den Kompressor 64 von oben durch den ringförmigen Verteiler 63 hindurch angesogen, durch die Quarzglasrohre 11 hindurchgepresst und dabei erhitzt und im Sammler 65 gesammelt und der Gasturbine 66 zugeführt. Die in der Gasturbine 66 nur z.T. abgekühlte Luft wird in Richtung der Pfeile 68 nach unten ausgestossen.
    [0075] Wenn die der Gasturbine 66 zugeführte Luft beispielsweise eine Temperatur von 800º C aufweist, so beträgt die Temperatur der aus der Gasturbine 66 ausge- stossenen Luft etwa 300 bis 400º C. Dieser noch recht warme Luftstrom wird zur besseren Ausnützung der Sonnenenergie einem Wärmeaustauscher 69 zugeführt. In diesem Wärmeaustauscher wird Wasser verdampft und der erzeugte Dampf wird auf eine Temperatur von etwa 300º C erhitzt. Dieser Dampf wird einer Dampfturbine 70 zugelei tet, die ihrerseits einen nicht dargestellten weiteren Generator antreibt.
    [0076] Die Fig. 21 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Strahlenempfängers 59, dieser unterscheidet sich gegenüber demjenigen, welcher in der Fig. 17 dargestellt ist, lediglich dadurch, dass anstelle der Quarzglasrohre 11 Glaskörpersegmente 71 verwendet werden. Die Glaskörpersegmente 71 weisen ähnlich wie der Glasstab 45 gemäss der Fig. 9 Längskanäle 72 auf. Die Längskanäle 72 besitzen einen rhombusförmigen Querschnitt wobei die längere Diagonale radial gerichtet ist.
    [0077] Wenn die Mantelfläche des Glasstabes 45 gemäss der Fig. 17 ebenfalls zur Wärmeübertragung an die Luft herangezogen werden soll, so wird der Glasstab 45 innerhalb eines Quarzglaszylinders 72 angeordnet, dessen Inne durchmesser grösser ist, als der Aussendurchmesser des Glasstabes 45, so dass die zu erhitzende Luft auch die Mantelfläche des Glasstabes 45 umspült.
    [0078] Das Grundprinzip der Einrichtung nach der Fig. 2 kann auch zum Antrieb von Hub- oder Drehkolbenmotoren verwendet werden. Der Vorteil der oben beschriebenen Einrichtungen zum Erhitzen eines durchsichtigen, gasförmigen Mediums mittels konzentrierter Sonnenstrahlung besteht darin, dass die konzentrierte Sonnenstrahlung nicht an der ersten Stelle an der sie auf die Glasstreifen 23, 36, 40, 41 oder auf den Glaskörper 45 bzw. 71 auftrifft in Wärme umgewandelt wird, wobei diese Stelle übermässig erhitzt würde, sondern dass durch die vielen Reflektionsstellen die konzentrierte Sonnenstrahlung zu allen Bereichen der genannten Glasstreifen und Glaskörper gelangt, und dass die Wärme allmählich vom ganzen Glaskörper absorbiert wird, wobei dieser Glaskörper möglichst homogen auf die gleiche Temperatur erwärmt wird, so dass sich keine Stelle des Glaskörpers übermässig erhitzt. Um die Gleichmässigkeit der Verteilung der absorbierten Energie zu verbessern, können jene Bereiche der Glasstreifen, die bereits einer abgeschwächten Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, stärker gefärbt sein, als jene Bereiche, die noch der nicht abgeschwächten Strahlung ausgesetzt sind. Beim Glaskörper 45 bzw. 71 kann eine homogenere Verteilung der absorbierten Energie dadurch erzielt werden, indem die Grosse der Querschnitte der Längskanäle 45 bzw. 72 in der Strahlungsrichtung gesehen abnehmen.
    [0079] Ein weiterer Vorteil der oben beschriebenen Einrichtungen ist der, dass die für die Uebertragung der Wärme von den Glasstreifen bzw. den Glaskörpern an das gasförmige Medium verantwortliche Oberfläche wesentlich vergrössert ist, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums relativ klein gehalten werden kann. Daraus resultiert ein geringerer Strömungswiderstand, welchem der Mediumstrom ausgesetzt ist.
    权利要求:
    ClaimsPATENTANSPRUECHE
    1. Einrichtung zum Erhitzen eines durchsichtigen, gasförmigen Mediums mittels stark konzentrierter Sonnenstrahlung mit ersten Mitteln (15, 16) zum Zuführen des gasförmigen Mediums zu einer Anzahl Rohre, die der konzentrierten Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, und zweiten Mitteln (17, 18) zum Abführen des erhitzten gasförmigen Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Rohre die ersten und zweiten Mittel verbindende Quarzglasrohre (11) sind, dass innerhalb jedes Quarzglasrohres eine Anzahl teildurchsichtiger Körper (23, 36, 40, 41) angeordnet sind, und dass Abstandselemente (32, 37) zum Halten der benachbarten Körper vom gasförmigen Medium umspült wird.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die teildurchlässigen Körper aus Glimmer bestehen.
    3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Glimmerkörper wabenförmig angeordnete Glimmerstreifen sind.
    4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die teildurchlässigen Körper aus einem Material bestehen, welches einen Absorptionskoeffizient von 0,05 bis 0,30 aufweist.
    5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzglasrohre (11) einen runden Querschnitt aufweisen, und dass die teildurchlässigen Körper Glasstreifen (23) aus gefärbtem Glas sind.
    6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die teildurchlässigen Körper auf Glasstreifen (85) aufgetragene, die Sonnenstrahlung teilweise absorbierende Schichten (86) sind.
    7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptflächen der teildurchlässigen" Körper mit der Frontfläche der Einrichtung einen Winkel von 20 bis 70º einschliessen.
    8. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Glasstreifeπ (40) einen winkelförmigen Querschnitt aufweisen, die einen spitzen Winkel von vorzugsweise 160º einschliessen.
    9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzglasrohre (11) in wenigstens zwei Reihen angeordnet und die Quarzglasrohre der zweiten Reihe gegenüber jener der ersten. Reihe versetzt angeordnet sind, damit der zwischen den Quarzglasrohren der ersten Reihe hindurchtretende Stahlenanteil in die Quarzglasrohre der zweiten Reihe eintreten.
    10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einstrahlungsrichtung gesehen hinter den Quarzglasrohren ein Reflektor (31; 67) zum Rückstrahlen des durch die Quarzglasrohre hindurchgetretenen Strahlungsanteil auf die Quarzglasröhre angeordnet ist.
    11. Einrichtung zum Erhitzen eines durchsichtigen, gasförmigen Mediums, mittels stark konzentrierter Sonnenstrahlung mit ersten Mitteln (15, 16; 63) zum Zuführen des gasförmigen Mediums zu einem der konzentrierten Sonnenstrahlung ausgesetzten Körper und zweiten Mitteln (17, 18; 65) zum Abführen des erhitzten Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Körper (45; 71) aus gefärbtem Glas besteht und eine Vielzahl von etwa parallel verlaufenden Längskanälen (46; 72) zum Hindurchführen des gasförmigen Mediums aufweist, und dass die ersten und zweiten Mittel über die Längskanäle miteinander in Verbindung stehen.
    12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskanäle einen rhombusförmigen Querschnitt aufweisen und dass die längere Diagonale der rhombusförmigen Querschnitte senkrecht zur Frontfläche der Einrichtung gerichtet ist.
    13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper (45) einen runden Querschnitt aufweist und innerhalb eines Quarzglasrohres (73) angeordnet ist, dessen Innendurchmesser grösser ist als der Aussendurchmesser des Glaskörpers.
    14. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper (71) einen kreisring- segmentförmigen Querschnitt aufweist, und dass die einzelnen Glaskörper zu einem Hohlzylinder zusammengefügt sind, dessen Mantelfläche ringsum der konzentrierten Sonnenstrahlung aussetzbar ist.
    15. Einrichtung zum Erhitzen eines durchsichtigen, gasförmigen Mediums mittels stark konzentrierter Sonnen- Strahlung mit ersten Mitteln (94, 97, 100) zum Zuführen des gasförmigen Mediums zu einem der konzentrierten Sonnenstrahlung ausgesetzten Körper und zweiten Mitteln (93, 96, 102) zum Abführen des erhitzten Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Körper aus einer Vielzahl von in mehreren Reihen angeordneten Rohren (95) aus gefärbtem Glas besteht und dass die einen Enden der Glasröhre in eine durch die ersten Mittel gebildete Kammer (98) und die anderen Enden der Glasröhre in eine weitere, durch die zweiten Mittel gebildete Kammer (101) münden.
    16. Einrichtung zum Erhitzen eines durchsichtigen, gasförmigen Mediums mittels stark konzentrierter Sonnenstrahlung mit ersten Mitteln (94, 97, 100) zum Zuführen des gasförmigen Mediums zu einem der konzentrierten Sonnenstrahlung ausgesetzten Körper und zweiten Mitteln (93, 96, 102) zum Abführen des erhitzten Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den ersten und zweiten Mitteln eine Vielzahl von in mehreren Reihen angeordneten Glasrohren (106) erstrecken, dass die einen Enden der Glasröhre in eine durch die ersten Mittel gebildete Kammer (98) und die anderen Enden der Glasröhre in eine weitere, durch die zweiten Mittel gebildete Kammer münden, und dass der genannte Körper durch die Sonnenstrahlung teilweise absorbierende Schichten (107) auf der Aussenseite der Glasrohre gebildet ist.
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    法律状态:
    1979-11-29| AK| Designated states|Designated state(s): US |
    1979-11-29| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): CH DE FR SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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