DE3214088C2

DE3214088C2 - Sonnenkollektor mit einem evakuierten Doppelrohr aus Glas

Info

Publication number: DE3214088C2
Application number: DE3214088A
Authority: DE
Inventors: Toshio Tokio/Tokyo Mikiya; Hirosato Takeuchi
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Shiroki Corp
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1987-04-30
Also published as: DE3214088A1; GB2100416A; US4827905A; FR2505995A1; JPS594621B2; JPS57188967A; GB2100416B; KR830010356A; AU8235782A; AU541751B2; FR2505995B1; SG94485G; CA1234027A

Abstract

Zur Erleichterung der Herstellung und Verringerung der Herstellungskosten umfaßt ein Glasaußenrohr für Sonnenwärmekollektorrohre einen Glasaußenrohr-Körper, der aus einem geraden Glasrohr (1) geformt ist, welches an beiden Enden offen ist, sowie ein Deckelteil (2), in dem eine Öffnung (4) kleinen Durchmessers vorgesehen ist, an welcher zur Bildung eines Bodenteils (6) ein Auslaßrohr (5) kleineren Durchmessers befestigt ist. Das Bodenteil (6) ist luftdicht an einem offenen Ende (3) des Glasaußenrohr-Körpers an seinem Umfangsrand befestigt, wodurch das offene Ende (3) verschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor mit einem evakuierten Doppelrohr aus Glas gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Sonnenkollektor mit einem evakuierten Doppelrohr dieser Art wird das Außenrohr aus einem geraden Glasrohr hergestellt, dessen eines Ende etwa in Halbkugelform zugeschmolzen wird. Danach wird in dem halbkugeligen Teil ein Loch geformt und es wird um das Loch herum luftdicht ein Absaugrohr angeschmolzen. Ein derartiger Herstellungsvorgang erfordert den Einsatz geschulten Personals, nämlich von Glasbläsern, wobei jedoch trotz deren handwerklichen Geschicks häufig Fehlstellen am Ansatz des Absaugrohrs entstehen, so daß das gesamte Glasaußenrohr unbrauchbar ist. Die Herstellung ist also nicht nur mühsam sondern zudem überaus kostspielig.

Bei einem derartigen Außenrohr aus Glas wird nach dem Absaugen der Luft aus dem Inneren das Absaugrohr luftdicht zugeschmolzen und der freie, überflüssige Teil des Absaugrohrs entfernt. Daher verbleibt an dem verschlossenen Ende des Außenrohrs ein vorspringender Stutzen. Nachteilig ist es hierbei, daß dieser Absaugstutzen herstellungsbedingt eine gewisse Mindestlänge aufweisen muß, da das Zuschmelzen in unmittelbarer Nähe des Ansatzes am halbkugeligen Teil praktisch nicht durchführbar ist. Ein zu nahes Abschmelzen führt nämlich zum Erweichen des halbkugeligen Teils und damit zu einer Verformung oder gar zu Leckstellen. Der verbleibende Stutzen weist also eine Mindestlänge auf, die sich in der Praxis als sehr nachteilig erweist, da der Stutzen durch eine unbeabsichtige mechanische Belastung sehr leicht abbrechen kann und damit das Außenrohr unbrauchbar wird.

Aus der DE-OS 28 25 509 ist ein Sonnenkollektor bekannt, der aus einem evakuierbaren Außenrohr besteht, in dem ein Absorberelement angeordnet ist. Das Außenrohr ist insgesamt aus Acrylglas gefertigt. Es besteht aus einem geraden Rohrstück, das an beiden Enden von jeweils einer Stirnplatte verschlossen ist. Durch diese Stirnplatten hindurch ist jeweils ein Zulauf- bzw. Ablaufrohr für den Absorber geführt. Zur dichten Durchführung dieser Rohre sind sie jeweils mit einem Gewindestutzen in die Stirnplatte eingesetzt und mittels Kunststoffdichtungen abgedichtet. Ferner ist in einer der Stirnplatten ein in das Innere des Außenrohrs mündender Anschlußstutzen eingesetzt, der ebenfalls mittels eines Gewindestopfens und Kunststoffdichtungen abgedichtet ist. Das äußere Ende des Anschlußstutzens ist permanent mit einer Vakuumpumpe verbunden, die ständig eindringende Luft aus dem Außenrohr absaugt.

Ferner ist aus der DE-OS 29 25 151 ein Sonnenkollektor mit evakuierten Doppelrohren aus Glas bekannt, bei dem jedoch das aus Glas bestehende Außenrohr selbst nach dem Evakuieren abgeschmolzen wird.

Die US 41 83 351 beschreibt den Verschluß eines geraden evakuierten Glasrohrs mit einem Bodenteil, das aus einer Nickel- Chrom-Eisen-Legierung besteht. In dieser Druckschrift ist ferner zum Stand der Technik eine Variante beschrieben, bei der der Verschluß des Glasrohres durch Endplatten aus Glas erfolgt, die von einem Wärmeträgerrohr durchsetzt sind, das seinerseits über Tragrohre mit den Endplatten verbunden ist.

Die US 40 80 954 beschreibt ferner ein abgesetztes evakuiertes Glasrohr, bei dem eine aus Glas bestehende Verschlußscheibe von einem außermittig angeordneten Absaugrohr und zwei Wärmeträgerrohren durchsetzt ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Sonnenkollektor mit einem evakuierten Doppelrohr aus Glas zu schaffen, dessen Außenrohr einfach und kostengünstig herstellbar und mit einem Absaugrohr derart verbindbar ist, daß es möglich ist, das Absaugrohr kurz abzuschmelzen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird erreicht, daß bei Fehlern während der Herstellung, die gewöhnlich am Glasdeckel oder am Absaugrohr auftreten, lediglich das betroffene Teil ersetzt werden muß, also nicht gleich das ganze Außenrohr. Durch den am Glasdeckel geformten Vorsprung oder die Rippe wird es überdies ermöglicht, daß das Absaugrohr in geringstmöglichem Abstand abgeschmolzen werden kann, da die zum Abschmelzen verwendete Wärmequelle durch den Vorsprung in einem präzise vorbestimmten Abstand zum Glasdeckel gehalten wird, während es nach dem Stand der Technik erforderlich war, stets einen individuell beurteilten größeren Sicherheitsabstand einzuhalten, um ein Schmelzen der Ansatzstelle des Absaugrohrs am Bodenteil zu verhindern. Überdies wird wegen der um die Ansatzstelle des Absaugrohrs herum angeordneten ringförmigen Nut die Wärmeübertragung auf den Glasdeckel vermindert, so daß ein besonders kurzes Abschmelzen ohne Beeinträchtigung des Glasdeckels möglich ist.

Als besonders vorteilhaft zeigt es sich, daß das erfindungsgemäße Bodenteil gegenüber dem halbkugeligen Abschluß gemäß dem Stand der Technik erheblich stabiler und weniger anfällig gegen mechanische Beschädigung ist. Durch die als mehrere verteilte Erhebungen oder als durchgehende Rippe ausgebildeten Vorsprünge am Glasdeckel wird überdies eine Art Sitz für die beispielsweise als Spiralfeder ausgebildete Halterung des Glasaußenrohrs geschaffen, so daß eine genaue Positionierung innerhalb einer Sonnenkollektoranordnung möglich ist.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Sonnenwärmekollektors mit einem Doppelrohr aus Glas;
Fig. 2 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Doppelrohrs im Zustand vor der Abdichtung unter vermindertem Druck;
Fig. 3 eine Vorderansicht des Glasdeckels von links in der Fig. 2;
Fig. 4 eine teilgeschnittene Seitenansicht des geraden Glasrohrs des zugehörigen Bodenteils vor der luftdichten Abschmelzung;
Fig. 5 eine Vorderansicht des Glasdeckels der Fig. 4;
Fig. 6 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines alternativen Glasdeckels;
Fig. 7 eine Vorderansicht des Glasdeckels der Fig. 6; und
Fig. 8 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, welche zeigt, daß der Glasdeckel alternativ an der Stirnfläche des offenen Endes angesetzt werden kann.
Die Fig. 1 zeigt einen Sonnenkollektor mit einem evakuierten Doppelrohr aus Glas, das ein Innenrohr 11 und ein Außenrohr 1 (Fig. 2) umfaßt.
Wie in der Fig. 4 dargestellt ist, wird zur Herstellung eines Außenrohrs 1 ein gerades Glasrohr verwendet, das zunächst an beiden Enden offen ist. An einem Ende, Pfeil B, ist das Außenrohr 1 mit dem Innenrohr 11 verbunden (Fig. 1). Das andere Ende 3 des Außenrohrs 1 wird mit einem kreisförmigen Glasdeckel 2 verschlossen (Fig. 5). Der Glasdeckel 2 ist in seiner Mitte mit einer kleinen Absaugöffnung 4 versehen, an welche ein Absaugrohr 5 kleineren Durchmessers zur Bildung eines Bodenteils 6 angeschmolzen ist. Das Bodenteil 6 ist an seinem Umfangsrand in das andere Ende 3 des Außenrohrs 1 eingeschmolzen.
Der kreisförmige Glasdeckel 2 weist eine ebene Innenseite 7 auf, die dem einen Ende des Außenrohrs 1 zugewandt ist (Fig. 4). Die entgegengesetzte Oberfläche des Glasdeckels 2 ist mit einer ringförmigen Nut 8 vorgegebener Breite versehen, die konzentrisch zur zentralen Absaugöffnung 4 angeordnet ist, sowie mit einer ringförmigen Rippe 9 vorgegebener Breite, die außerhalb und konzentrisch zur Nut 8 angeordnet ist (Fig. 5). Das Absaugrohr 5 ist am Glasdeckel 2 angebracht, und zwar entweder an der Außenseite innerhalb der ringförmigen Nut 8 oder an der die Absaugöffnung 4 begrenzenden Innenwand (Fig. 2, 4, 6 und 8).
Die folgende Erläuterung bezieht sich auf Gründe für die Anordnung der ringförmigen Nut 8 in der Außenfläche des Glasdeckels 2, an dem das Absaugrohr 5 befestigt ist. Das Absaugrohr 5 muß durch Verschmelzung unter Verwendung einer elektrischen Heizvorrichtung oder einer ähnlichen Anordnung abgelängt und abgeschmolzen werden, nachdem die zwischen dem Außenrohr 1 und dem in dieses eingesetzten und damit verbundenen Innenrohr 11 enthaltene Luft abgesaugt worden ist. Die von der Heizvorrichtung abstrahlende Wärme wird ausschließlich auf den abzuschmelzenden Teil des Absaugrohrs 5 übertragen und wird im wesentlichen nicht an den Glasdeckel 2 weitergeleitet, da die Heizvorrichtung in einem Abstand von der Außenfläche des Glasdeckels 2 angeordnet ist, der durch die Tiefe D der Nut 8, (Fig. 2), vorgegeben ist. Das Absaugrohr 5 kann also sehr einfach abgelängt und abgeschmolzen werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Glasdeckel 2 schmilzt. Da das Absaugrohr 5 an einer Stelle abgelängt werden kann, wie durch den Pfeil A in der Fig. 1 gezeigt ist, die so nahe wie möglich am Glasdeckel 2 liegt, kann die Länge des verbleibenden Stutzens 10, d. h. des Teils, des Absaugrohrs 5, der abgeschmolzen am Glasdeckel 2 verbleibt, sehr gering gehalten werden. Durch diese geringe Länge des verbleibenden Stutzens wird die Gefahr des Abbrechens entscheidend verringert.
Andererseits sind die ringförmige Rippe 9 oder eine Vielzahl von Vorsprüngen 19 (Fig. 6 u. 7) auf dem Glasdeckel 2 aus den folgenden Gründen vorgesehen. Wenn ein Doppelrohr eines Sonnenwärmekollektors an dem Rahmen 12 angebracht wird, dienen die Rippe 9 oder die Vorsprünge 19 als Sitz für eine Feder 13, die das Doppelrohr in axialer Richtung drückt, so daß dessen Glasdeckel in einer exakten Stellung positioniert und gehalten wird.
Bei dieser Anordnung werden Bearbeitungsfehler während der Herstellung, insbesondere bei der Anbringung des Bodenteils 6 weitgehend vermieden. Überdies wird bei einem eventuell auftretenden Bearbeitungsfehler nur der Glasdeckel 2 oder das Absaugrohr 5 beschädigt, so daß es bei dieser Ausgestaltung nicht erforderlich ist, bei Bearbeitungsfehlern immer das gesamte Außenrohr 1 zu ersetzen.

Claims

1. Sonnenkollektor mit einem evakuierten Doppelrohr aus Glas, dessen Innenrohr (11) und Außenrohr (1) an einem Ende miteinander verbunden sind, wobei das Außenrohr (1) ein gerades Glasrohr ist, dessen anderes Ende (3) ebenfalls verschlossen ist und ein über eine Absaugöffnung (4) in das Außenrohr (1) hineinmündendes, abschmelzbares Absaugrohr (5) kleineren Durchmessers aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (3) des Außenrohrs (1) mit einem Bodenteil (6) verschlossen ist, das aus einem an seinem Umfangsrand mit dem anderen Ende (3) des Außenrohrs (1) luftdicht verschmolzenen scheibenförmigen Glasdeckel (2) und dem über der zentral im Glasdeckel (2) angeordneten Absaugöffnung (4) angeschmolzenen Absaugrohr (5) besteht, daß um das Absaugrohr (5) herum in der Außenfläche des Glasdeckels (2) eine ringförmige Nut (8) geformt ist, und daß wenigstens eine Rippe (9) oder ein Vorsprung (19) auf der Außenseite des Glasdeckels (2) radial außerhalb der ringförmigen Nut (8) geformt sind.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (6) mit seinem Umfang an der Innenseite des offenen anderen Endes (3) des Außenrohrs (1) befestigt ist.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (6) mit dem Umfangsrand seiner Innenseite (7) auf der Stirnfläche des offenen anderen Endes (3) des Außenrohrs (1) befestigt ist.

4. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (6) eine ebene Innenseite (7) aufweist.

5. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr (5) einen Außendurchmesser aufweist, der gleich dem Durchmesser der Absaugöffnung (4) ist.

6. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr (5) einen Innendurchmesser aufweist, der gleich dem Durchmesser der Absaugöffnung (4) ist.