DE3150251A1

DE3150251A1 - Strahlungskollektor mit evakuiertem innenraum

Info

Publication number: DE3150251A1
Application number: DE19813150251
Authority: DE
Inventors: Hans Ing.(grad.) 8029 Sauerlach Wiedemann
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1983-07-21

Description

Strahlungskollektor mit evakuiertem Innenraum
Die Erfindung betrifft einen Strahlungskollektor mit evakuiertem Innenraum, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Patentanmeldung P 30 49 119.1-13 ist ein derartiger Strahlungskollektor beschrieben. Bei diesem sind zwischen der strahlungsdurchlässigen, insbesondere gläsernen Deckplatte und dem Boden des wannenartigen Gehäuses strahlungsdurchlässige, insbesondere gläserne Stützplatten parallel zueinander und senkrecht zur Deckplatte angeordnet. Diese Stützplatten sind in vorteilhafter Weise dazu geeignet, den in Folge der Evakuierung des Innenraums auf der Deckplatte lastenden Außendruck aufzunehmen. Die in der gläsernen Deckplatte auftretenden Biege spannungen können durch den Einsatz gläserner Stützplatten im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten gläsernen Stützstäben oder -rohren um ein mehrfaches herabgesetzt werden. Die Anzahl der erforderlichen Stützelemente sowie der entsprechende Montageaufwand werden ebenfalls erheblich vermindert.
Wie sich nun gezeigt hat, sind die gläsernen Stützplatten zwar geeignet, die auftretenden Druckbelastungen auszuhalten, jedoch ergibt sich beim Einsatz von Stützplatten, die aus dem besonders preisgünstigen Fensterglas gefertigt sind, das Problem, daß die im Kollektorinnenraum auftreten- den thermischen Belastungen unter Umständen zu hoch sind. Zwischen den Stützplatten ist nämlich ein Strahlungsabsorptionssystem vorgesehen, das aus Absorberplatinen sowie mit diesen wärmeleitend verbundenen oder in diese intergrierten, das zu erhitzende Fluid führenden Rohren besteht. Die flächenhaften Absorberplatinen erstrecken sich parallel zur Deckplatte, nehmen sehr hohe Temperaturen an und strahlen damit auf die benachbarten Bereiche der Stützplatten erhebliche thermische Leistungen ab. Stützplatten aus Fensterglas sind, im Gegensatz zu solchen aus allerdings teurerem Sicherheitsglas, diesen Belastungen im allgemeinen nicht gewachsen.
Die der Patentanmeldung P 30 49 119.1-13 zugrundeiiegende Aufgabe, die sich im wesentlichen auf die sichere Beherrschung der auftretenden Druckbelastungen mit einfachen Mitteln bezieht, ist daher dahingehend zu erweitern, daß auch den auftretenden thermischen Belastungen Rechnung zu tragen ist.
Dies kann dadurch erreicht werden, daß keine gläsernen Stützplatten, sondern solche aus Metall oder einem anderen strahlungsundurchlässigen Material ausreichender Stabilität und thermischer Belastbarkeit verwendet werden. Außer Metall wären auch besonders harte, nicht gasende und thermisch widerstandsfähige Kunststoffe oder auch kohlefaserverstärkte Kunststoffe (Kurzfaserplatten} denkbar. Unter den Metallen bieten sich V2A-Stähle, beispielsweise mit Nickel legierte Stähle und Titan-Legierungen an.
Die Stützplatten sind zweckmäßig hochpoliert, um auffallende Strahlung zum Strahlungsabsorptionssystem hin zu reflektieren. Als besondere Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, die Stützplatten als Lochplatten auszuführen.
Im Bereich der Plattendurchbrüche bzw. Löcher treten dann keine mit Verlusten verbundenen Reflektionen der Strahlung auf. Außerdem ergibt sich eine erhebliche Gewichtsverminderung der Stützplatten. Die Stützplatten sind so auszubilden, daß trotz der Löcher ein im wesentlicher linienhafter Kontakt zur Deckplatte hergestellt wird. Dies kann dadurch geschehen, daß die Stützplatten mit parallel zur Deckplatte orientierten Kopfleisten an dieser anliegen und senkrecht dazu gerichtete Stützstreben aufweisen, die in parallel zum Gehäuseboden orientierte Bodentraversen einmünden, wobei diese gesamte Lochplatte aus einem Stück besteht. Es können aber auch Stützplatten verwendet werden, die an ihren der Deckplatte zugewandten Rändern Ausnehmungen aufweisen und somit gleichsam kammartig ausgebildet sind, wobei'auf die zwischen den Ausnehmungen verbleibenden Stützpfosten Stützleisten aufgesetzt sind, die zumindest über mehrere dieser Stützpfosten durchgehend verlaufen. Auch hierdurch ergibt sich wiederum eine im wesentlichen linienhafte Einleitung des auf der Deckplatte lastenden Außendruckes in die Stützplatten.
Der Begriff linienhaft" schließt hier natürlich eine gewisse "Linienbreite'§ ein, die durch die Dicke der Stützplatten gegeben ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und in den im folgenden beschriebenen Abbildungen dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch das wannenartige Gehäuse eines Strahlungskollektors mit einer Stützplatte in Draufsicht, Fig. 2 eine als Lochplatte ausgebildete Stützplatte, Fig. 3 eine mit Ausnehmungen am oberen Rand versehene Stützplatte, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1, Fig. 5 eine alternative Ausführungsform zu Fig. 4, Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 3.
In Fig. 1 ist in schematischer Weise ein Teilschnitt durch ein wannenartiges Gehäuse 12 eines Strahlungskollektors dargestellt. Auf den Rand 17 des Gehäuses 12 ist eine gläserne Deckplatte 2 aufgelegt. Mittels eines Dichtungsringes 13 ist der Innenraum des Strahlungskollektors, der im Betrieb evakuiert ist, gegen den Außenraum abgedichtet.
Eine Stützplatte 1, die als Lochplatte ausgebildet ist, dient dazu, das evakuierte Gehäuse gegenüber dem Außendruck zu stabilisieren. Die Stützplatte 1 weist eine parallel zur Deckplatte 2 orientierte Kopfleiste 3, eine parallel zum Gehäuseboden 4 gerichtete Bodentraverse 5 sowie senkrecht zur Deckplatte 2 verlaufende Stützstreben 6 auf. Die Stützplatte ist aus V2A-Stahl oder nickellegiertem Stahl hergestellt, beispielsweise durch Ausstanzen.
Auf die Kopfleiste 3 der Stützplatte 1 ist ein im Querschnitt etwa U-förmiger Streifen aus elastischem Material, beispielsweise Silikonkautschuk,aufgesetzt (siehe auch Fig. 4). Auf dem Gehäuseboden 4 liegt eine Profilplatte 15 auf, deren in etwa sinusförmige Aufwölbungen sich quer zur Zeichenebene erstrecken. Diese Aufwölbungen sind zur Aufnahme und Führung der Stützplatten 1, die mit Abstand hintereinander angeordnet sind, parallel zur Zeichenebene geschlitzt. Die Profilplatte 15 besteht beispielsweise aus Stahlblech. In den die Stützplatte 1 aufnehmenden Schlitz ist ein Stützstreifen 16 eingelegt, der zweckmäßig beispielsweise aus Titanblech besteht. Dies ist wegen der besonders geringen Wärmeleitfähigkeit des Titanblechs von Vorteil, da die Einleitung von Wärme in das stark abstrahlende Gehäuse soweit wie möglich vermieden werden muß. Gegen den den Gehäuseboden 4 mit der Gehäuseseitenwand verbindenden gewölbten Bereich ist die Stützplatte 1 mit Hilfe eines Krafteinleitungselementes 14, das sich senkrecht zur Zeishenebene erstreckt, abgestützt.
Das Krafteinleitungselement 14 besteht zweckmäßig aus Stahlblech.
Die in Fig. 2 schematisch in Seitenansicht dargestellte Stützplatte 1 unterscheidet sich von der in Fig. 1 wiedergegebenen dadurch, daß noch Rundlöcher 11 sowie Ausnehmungen 10 am unteren Rand angebracht sind. Die Rundlöcher 11 tragen zu einer weiteren Gewichtsverminderung bei und bewirken einen erhöhten Wärmeleitwiderstand zum unteren Rand hin. Die Ausnehmungen 10 tragen dazu bei, daß die Wärme leitung zum Gehäuseboden hin noch weiter vermindert wird.
In Fig. 3 ist schematisch eine Stützplatte 1 dargestellt, die tiefe Ausnehmungen am oberen Rand aufweist.Eine solche kammartige Stützplatte kann beispielsweise durch Fräsen-von Plattenpaketen gefertigt werden. Nach der Fertigung bleiben Stützpfosten 7 stehen, auf die durchlaufende, im Querschnitt U-förmige Stützleisten 8 aufgesetzt werden (siehe auch Fig. 6). Zwischen diesen Stützleisten 8 und der Deckplatte 2 sind noch Streifen 9 aus elastischem Material eingefügt.
Die Fig. 4 und 5 zeigen in schematischer Weise, wie Stützplatten in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 die druckbelastete Deckplatte 2 abstützen. Dabei sind auf die Qpfleisten 3 entweder direkt Streifen 9 aus elastischem Material aufgesetzt (Fig. 4), oder die Kopfleisten 3 tragen zunächst Profilleisten 18, die ebenfalls aus Stahl hergestellt sein können, und erst zwischen diesen und der Deckplatte 2 sind Streifen 9 aus elastischem Material eingefügt.
Leerseite

Claims

Strahlungskollektor mit evakuiertem Innenraum (Zusatzanmeldung zu Patentanmeldung P 30 49 119.1-13) P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Strahlungskollektor mit evakuiertem Innenraum, der von einem einseitig offenen, wannenartigen Gehäuse und einer auf dem Rand der Gehuseöffnung aufliegenden, strahlungsdurchlässigen Deckplatte gebildet wird, mit einem im Innenraum vorgesehenen Strahlungsabsorptionssystem sowie mit zwischen der Deckplatte und dem Ge:häuseboden angeordneten, als Stützplatten ausgebildeten Stützelementen, gemäß Patentanmeldung P 30 49 119.1.-13, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß strahlungsundurchlässige Stützplatten (1), insbesondere solche aus Metall, verwendet werden.
2 Strahlungskollektor nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Stützplatten (1) als Lochplatten ausgeführt sind.
3. Strahlungskollektor nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z e'i c h n e t, daß die Lochplatten parallel zur Deckplatte (2) orientierte Kopfleisten (3), parallel zum Gehäuseboden (4) orientierte Bodentraversen (5) und senkrecht zur Deckplatte (2) orientierte Stützstreben (6) aufweisen.
4. Strahlungskollektor nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Stützplatten (1) an ihren der Deckplatte (2) zugewandten Rändern Ausnehmungen aufweisen und auf die zwischen diesen verbleibenden Stützpfosten (7) jeweils über mehrere oder alle Stützpfosten durchgehend verlaufende Stützleisten (8) aufgesetzt sind.
5. Strahlungskollektor nach Anspruch 4, dadurch g e -k e n n z e ich ne t, daß die Stützleisten (8) im Querschnitt in etwa U-förmig ausgebildet sind.
6. Strahlungskollektor nach Anspruch 3 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den Kopfleisten (3) bzw. den Stützleisten (8) einerseits und der Deckplatte (2) andererseits Streifen. (9) aus elastischem Material eingelegt sind.
7. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stützplatten (1) an ihren dem Gehäuseboden (4) zugewandten Rändern Ausnehmungen (10) aufweisen.