Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme mit einer die Sonnenstrahlung absorbierenden Absorberfläche.
Bekanntlich hat unter anderem die Einfallsrichtung der Sonnenstrahlung einen erheblichen Einfluss auf den Wirkungsgrad einer solchen Vorrichtung. Bei den bekannten Vorrichtungen, bei denen die Absorberfläche eben ist, müssen konstruktive und bauliche Massnahmen getroffen werden, um der sich ändernden Einfallsrichtung der Sonnenstrahlung Rechnung zu tragen. So werden z. B. diese ebenen Absorberflächen der Sonnenbewegung nachgeführt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beheben und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche möglichst einfach im Aufbau und in der Herstellung ist und die trotzdem einen hohen Wirkungsgrad besitzt.
Dieser Zweck wird mit der erwähnten Vorrichtung erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Absorberfläche Vertiefungen aufweist, welche durch konkave Wandflächen begrenzt sind.
Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 im Grundriss eine Wärmeaustauschvorrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 1, und
Fig. 3 im Schnitt analog zu Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Wärmeaustauschvorrichtung.
Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Wärmeaustauschvorrichtung weist einen rechteckförmigen oder quadratischen Wärmeaustauscher 1 auf, welcher aus einer Grundplatte 2 und einer Deckplatte 3 gebildet ist. Sowohl Grund- wie Deckplatte sind vorzugsweise aus Metall. Die freie Oberfläche der Deckplatte 3 ist mit einer Absorberfläche zur Absorbierung der Sonnenstrahlung bildenden Schicht 3a aus geeignetem Material versehen. Die Absorberschicht 3a kann durch Oxydation gebildet oder aufgetragen werden.
Die Deckplatte 3 weist Vertiefungen 4 bzw. 4' auf, welche durch in Draufsicht auf die Deckplatte 3 gesehen konkav gekrümmte Wandflächen 5 bzw. 5' begrenzt sind. Diese Wandflächen sind vorzugsweise Rotationsflächen, deren Drehachse rechtwinklig zu der durch die Deckplatte 3 bestimmten Ebene steht. So können die Wandflächen z. B. Kugelflächen 5 (Figur 2) oder Paraboloidilächen 5' (Fig. 3) sein. Es sind jedoch auch andere konkave Wandflächen denkbar, z. B. ellipsoidoder hyperboloidförmige Flächen. Die konkavenWandflächen müssen jedoch nicht unbedingt als Rotationsflächen ausgebildet sein.
Die beschriebene Ausbildung der Wandflächen der Vertiefungen 4 hat den Vorteil, dass bei feststehender Wärmeaustauschvorrichtung immer mindestens ein Teil der Absorberfläche 3a unter einem optimalen Winkel zur einfallenden Sonnenstrahlung steht, auch wenn sich die Einfallsrichtung dieser Sonnenstrahlung ändert.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Vertiefungen 4 in zueinander parallelen Reihen angeordnet, wobei die Vertiefun- gen benachbarter Reihen jeweils versetzt zueinander angeordnet sind. Der obere Rand der Vertiefungen 4 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel kreisförmig, wobei der Kreisdurchmesser so gewählt ist, dass bei jedem Sonnenstand möglichst kein Teil der Absorberfläche der Vertiefungen im Schatten liegt.
Am Grund der Vertiefungen 4 ist die Deckplatte 3 mit der Grundplatte 2 mittels Punktschweissungen 6 verbunden. Um den Schweissvorgang zu erleichtern, ist eS zweckmässig, an der Schweissstelie die Vertiefungen 4 nicht gekrümmt, sondern eben auszubilden.
An einer Seite steht der durch Grund- und Deckplatte 2, 3 gebildete Hohlraum 7 über eine Verteilleitung 8 mit einem Einlass 9 für ein Wärmetransportmedium, z. B. Wasser, in Verbindung. Auf der der Verteilleitung 8 gegenüberliegenden Seite des Wärmeaustauschers 1 ist entsprechend eine nicht gezeigte Sammelleitung mit einem Auslass für das erwärmte Medium angeordnet.
Die auf die Absorberfläche 3a auftreffende Sonnenenergie hat eine Erwärmung dieser Oberfläche zur Folge. Die auftretende Wärme wird an das durch den Hohlraum 7 strömende Wärmetransportmedium übertragen.
Über der beschriebenen Wärmeaustauschvorrichtung wird eine an sich bekannte thermische Abschirmung, z. B. aus Glas, angeordnet.
PATENTANSPRUCH
Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme mit einer die Sonnenstrahlung absorbierenden Absorberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberfläche (3a) Vertiefungen (4, 4') aufweist, welche durch konkave Wandflächen begrenzt sind.
UNTERANSPRÜCHE
1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandflächen (5, 5') RotationsEächen sind.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandflächen (5} Kugelflächen sind.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandflächen (5') Para boloidflächen sind.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandflächen Hyper boloidflächen sind.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandflächen Ellipsoid- flächen sind.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennb zeichnet, dass die Absorberfläche (3a) durch die Oberfläche einer Schicht aus die Sonnenstrahlung absorbierendem Material gebildet ist, welche auf einer mit den Vertiefungen (4) versehenen Platte (3) aufgetragen oder durch Oxydation gebildet ist.
7. Vorrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4) in zueinander parallelen Reihen angeordnet sind, wobei die Vertiefungen (4) jeder Reihe gegenüber den Vertiefungen (4) der benachbarten Reihen versetzt sind.
8. Vorrichtung nach Unteranspruch 6 oder Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (3) auf einer Grundplatte (2) angeordnet und mit dieser verbunden ist, wobei zwischen den beiden Platten (2, 3) ein Hohlraum (7) zum Durchströmen eines zu erwärmenden Arbeitsmediums gebildet ist.
9. Vorrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Platte (3) mit den Vertiefungen (4) auf der Grundplatte (3) aufliegt und an den Auflagestellen mit dieser verbunden ist.
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The present invention relates to a device for converting solar radiation into heat with an absorber surface which absorbs the solar radiation.
It is known that, among other things, the direction of incidence of solar radiation has a considerable influence on the efficiency of such a device. In the known devices in which the absorber surface is flat, structural and structural measures must be taken in order to take into account the changing direction of incidence of the solar radiation. So z. B. these flat absorber surfaces tracked the movement of the sun.
The aim of the present invention is to remedy these disadvantages and to create a device of the type mentioned at the outset which is as simple as possible in construction and manufacture and which nevertheless has a high degree of efficiency.
This purpose is achieved according to the invention with the aforementioned device in that the absorber surface has depressions which are delimited by concave wall surfaces.
In the following execution examples of the subject invention are explained in more detail with reference to the drawing. It shows:
1 shows a heat exchange device in plan,
Fig. 2 shows a section along the line 11-11 in Fig. 1, and
FIG. 3 shows, in section analogous to FIG. 2, another embodiment of the heat exchange device.
The heat exchange device shown in FIGS. 1 to 3 has a rectangular or square heat exchanger 1, which is formed from a base plate 2 and a cover plate 3. Both the base and cover plates are preferably made of metal. The free surface of the cover plate 3 is provided with an absorber surface for absorbing the solar radiation forming layer 3a made of a suitable material. The absorber layer 3a can be formed or applied by oxidation.
The cover plate 3 has depressions 4 and 4 'which are delimited by wall surfaces 5 and 5' which are concave when viewed from above on the cover plate 3. These wall surfaces are preferably surfaces of revolution whose axis of rotation is at right angles to the plane defined by the cover plate 3. So the wall surfaces z. B. spherical surfaces 5 (Figure 2) or paraboloidal surfaces 5 '(Fig. 3). However, other concave wall surfaces are also conceivable, e.g. B. ellipsoidal or hyperboloidal surfaces. However, the concave wall surfaces do not necessarily have to be designed as surfaces of revolution.
The described design of the wall surfaces of the depressions 4 has the advantage that when the heat exchange device is stationary, at least part of the absorber surface 3a is always at an optimal angle to the incident solar radiation, even if the direction of incidence of this solar radiation changes.
As can be seen from FIG. 1, the depressions 4 are arranged in rows parallel to one another, the depressions in adjacent rows being arranged offset from one another. In the exemplary embodiment shown, the upper edge of the depressions 4 is circular, the diameter of the circle being selected so that as far as possible no part of the absorber surface of the depressions is in the shade at any position of the sun.
At the bottom of the depressions 4, the cover plate 3 is connected to the base plate 2 by means of spot welds 6. In order to facilitate the welding process, it is expedient not to curve the depressions 4 at the welding point but to make them flat.
On one side is the cavity 7 formed by the base and cover plates 2, 3 via a distribution line 8 with an inlet 9 for a heat transport medium, e.g. B. water, in connection. On the side of the heat exchanger 1 opposite the distribution line 8, a collecting line (not shown) with an outlet for the heated medium is accordingly arranged.
The solar energy hitting the absorber surface 3a causes this surface to be heated. The heat that occurs is transferred to the heat transport medium flowing through the cavity 7.
Over the heat exchange device described, a known thermal shield, for. B. made of glass, arranged.
PATENT CLAIM
Device for converting solar radiation into heat with an absorber surface which absorbs the solar radiation, characterized in that the absorber surface (3a) has depressions (4, 4 ') which are delimited by concave wall surfaces.
SUBCLAIMS
1. Device according to claim, characterized in that the wall surfaces (5, 5 ') are surfaces of rotation.
2. Device according to claim or dependent claim 1, characterized in that the wall surfaces (5} are spherical surfaces.
3. Device according to claim or dependent claim 1, characterized in that the wall surfaces (5 ') are para boloid surfaces.
4. Device according to claim or dependent claim 1, characterized in that the wall surfaces are hyper boloid surfaces.
5. Device according to claim or dependent claim 1, characterized in that the wall surfaces are ellipsoidal surfaces.
6. Device according to claim, characterized in that the absorber surface (3a) is formed by the surface of a layer of solar radiation absorbing material which is applied to a plate (3) provided with the depressions (4) or is formed by oxidation.
7. Device according to dependent claim 6, characterized in that the depressions (4) are arranged in rows parallel to one another, the depressions (4) of each row being offset with respect to the depressions (4) of the adjacent rows.
8. Device according to dependent claim 6 or dependent claim 7, characterized in that the plate (3) is arranged on a base plate (2) and is connected to this, wherein between the two plates (2, 3) a cavity (7) for flowing through a to be heated working medium is formed.
9. Device according to dependent claim 8, characterized in that the plate (3) with the depressions (4) rests on the base plate (3) and is connected to the base plate at the support points.
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