CH679331A5

CH679331A5 -

Info

Publication number: CH679331A5
Application number: CH2949/89A
Authority: CH
Inventors: Mario Posnansky
Original assignee: Atlantis Energie Ag
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1992-01-31
Also published as: ES2029588A6; US5067475A; DE4024216A1

Description

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CH 679 331 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schützen der Oberfläche von Gegenständen vor Strahlungseinwirkung, insbesondere vor der Einwirkung von konzentrierter Sonnenstrahlung, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere in solarthermischen Kraftwerken werden Sonnenstrahlen mit Hilfe einer Vielzahl von Spiegeln auf eine kleine Fläche konzentriert. Diese konzentrierte Sonnenstrahlung wird zum Umwandeln der Strahlung in Wärme auf den Strahlungseingang eines Strahlungsempfängers gerichtet. Die Konzentration der Sonnenstrahlung erreicht hier das 1500- und mehrfache der ursprünglich einfallenden Sonnenstrahlung. Wirken derartig hochkonzentrierte Sonnenstrahlen auf andere Gegenstände als auf den von einem Wärmeträger durchströmten Strahlungsempfänger ein, so wird die Strahlung an der Oberfläche der Gegenstände absorbiert und damit eine derart starke Wärme freigesetzt, dass es in allen bekannten Fällen zu einer thermischen Zerstörung der strahlungsbeaufschlagten Teile kommt.

Ein Schutz von Gegenständen vor Strahlungseinwirkung lässt sich grundsätzlich durch Reflektieren oder Absorbieren der Strahlung verwirklichen. Bei bekannten Einrichtungen, wie etwa Reflektorfolien, findet in der Regel eine Überlagerung von Refiektion und Absorption statt, wobei die Absorption den geringeren Anteil aufweist. Bekannte Einrichtungen zum Abdecken der zu schützenden Oberfläche absorbieren jedoch soviel Strahlungsenergie, dass es bei der Beaufschlagung mit der genannten hochkonzentrierten Sonnenstrahlung zu einer thermischen Zerstörung der Abdeckmittel kommt.

Es ist deswegen Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, mit der sich die Oberfläche von Gegenständen vor der Einwirkung von insbesondere hochkonzentrierter Sonnenstrahlung schützen lässt. Dies wird erfindungsge-mäss durch die im kennzeichenden Teil des unabhängigen Anspruches 1 aufgeführten Merkmale erreicht. Die darin genannten Körper aus Quarzglas können in Form einer Anzahl übereinanderliegender Quarzglasplatten, in Form von zu einer Watte vernetzten feinen Quarzglasfasern oder in Form mehrerer Lagen von zu einem Gewebe verwobener Quarzglasfäden ausgeführt sein.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 die Durchlässigkeit verschieden starker Quarzglasplatten für elektromagnetische Strahlung im Bereich von Infrarot bis Ultraviolett, aufgetragen über der Wellenlänge

Fig. 2 den Strahlengang für eine Anzahl übereinanderliegender, von der Strahlung beaufschlagter Quarzglasplatten

Fig. 3 den Abbau der Strahlungsdichte aufgrund der in Fig. 1 bzw. Fig. 2 dargestellten Strahlenre-flektion, aufgetragen über der Anzahl der übereinanderliegenden Quarzglasplatten

Fig. 4 eine mit einer Quarzglaswatte ausgeführte Einrichtung zum Schützen der Oberfläche von Gegenständen vor Strahlungseinwirkung

Fig. 5 eine Einrichtung, ähnlich der in Fig. 4 dargestellten, jedoch abgedeckt mit einer Quarzglasplatte

Fig. 6 ein Gewebe aus Quarzglasfäden, zum Herstellen einer erfindungsgemässen Einrichtung zum Schützen der Oberfläche von Gegenständen vor Strahlungseinwirkung

Das Funktionsprinzip der erfindungsgemässen Einrichtung beruht auf dem in Fig. 1 dargestellten Zusammenhang. Das Diagramm zeigt die Durchlässigkeit für elektromagnetische Wellen in der Umgebung des Solarspektrums durch Quarzglasplatten verschiedener Stärke. Dabei gibt die mit «a» be* zeichnete Kurve den Verlauf für eine dünne Quarzglasplatte an. Die stärke der Quarzglasplatte nimmt bei den mit «b» bzw. «c» bezeichneten Kurven zu. Es ist zu erkennen, dass im Bereich des Solarspektrums die Durchlässigkeit für alle betrachteten Stärken von Quarzglasplatten gleich ist, d.h. die Durchlässigkeit ist unabhängig von der Stärke der jeweiligen Quarzglasplatte. Dieser Sachverhalt erklärt sich daraus, dass Quarzglas innerhalb des Solarspektrums keinerlei Strahlung absorbiert. Da das Quarzglas keine Strahlung absorbiert, ist es auch nicht in der Lage, die Energie der Sonnenstrahlung in Wärme umzuwandeln. Aus dem in Fig. 1 dargestellten Sachverhalt ist ersichtlich, dass der überwiegende Teil innerhalb des Soiarspektrums durch die Glasplatte ungehindert hindurchtritt. Da keinerlei Absorption stattfindet, wird der nicht durch die Quarzglasplatte hindurchtretende Anteil der Strahlung (<10%) an der Oberfläche der Quarzglasplatte reflektiert.

Fig. 2 zeigt den Strahlengang für absorptionsfrei durch Quarzglas hindurchtretende Sonnenstrahlung am Beispiel einer Anzahl übereinanderge-schichteter Quarzglasplatten. Es ist zu erkennen, dass an der oberen Grenzfläche der jeweiligen Quarzglasplatten (1) ein Teil (3) der auftreffenden Strahlung (2) reflektiert wird. Ein Teil der reflektierten Strahlung (3) wird wiederum an der unteren Grenzfläche in die umgekehrte Richtung reflektiert und geht als reflektierte Strahlung (4) durch die Platte hindurch. Der in Fig. 2 dargestellte Zusammenhang liesse sich für eine grosse Anzahl Quarzglasplatten stufenweise fortgesetzt darstellen. Mit grösserer Anzahl Quarzglasplatten wird ein immer grösserer Anteil der auftreffenden Strahlung reflektiert, so dass die Dichte der durchgelassenen Strahlung in gleichem Masse abnimmt. Dieser Zusammenhang ist in Fig. 3 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass bei einer ausreichend grossen Anzahl übereinandergeschichteter Quarzglasplatten nur noch eine Strahlung von geringer Dichte durch diese Anordnung von Quarzglasplatten hindurchtritt. Der nicht durch die Anordnung von Quarzglasplatten hindurchtretende Anteil der Strahlung wird reflektiert, das heisst es wird keinerlei Strahlung absorbiert und demzufolge auch keine Energie in Wärme umgewandelt.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen

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Einrichtung besteht aus einer je nach Intensität der auftreffenden Strahlung und der an der Oberfläche des vor Strahlungseinwirkung zu schützenden Gegenstandes noch zulässigen Strahlungsdichte entsprechenden Anzahl übereinandergeschichteter Quarzglasplatten.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung beinhaltet die zur Reflektion der Strahlung erforderlichen Quarzglaskörper in Form von zu einer Watte vernetzten feinen Quarzglasfasern. Die an den einzelnen Fasern der Quarzglaswatte auftretenden Reflektionsvorgänge entsprechen den in Fig. 2 für ebene Platten dargestellten. Im Unterschied zu dem in Fig. 2 dargestellten Zusammenhang werden die Strahlen bei Verwendung einer Quarzglaswatte in verschiedene Richtungen reflektiert. Bei Verwendung einer 1 bis 2 cm starken Schicht, welche aus einer Watte von Quarzglasfasern mit einem Durchmesser im Bereich von 5 bis 30 Mikrometer besteht, lässt sich eine etwa 1000fach konzentrierte Sonnenstrahlung bereits in praktisch ausreichendem Masse von der unterhalb der Watteschicht gelegenen Oberfläche fernhalten.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Lage einer Quarzglaswatte (5) auf einem Träger (6) angeordnet. Der Träger (6) dient dabei der mechanischen Festigkeit des Gegenstandes und ist beispielsweise in Form eines Stahlbleches ausgeführt. Zum Reflektieren der durch die Quarz-giaswatte (5) durchgelassenen Reststrahlung ist eine Isolierfolie (7) zwischen der Quarzglaswatte (5) und dem Träger (6) vorgesehen, welche Isolierfolie (7) beispielsweise eine Metallfolie, vorzugsweise Aluminiumfolie ist. Die Befestigung der Quarzglaswatte (5) auf dem Träger (6) mit der dazwischen angeordneten Reflektorfolie (7) kann vorzugsweise mit Hilfe von aus Quarzglasfasern bestehenden Fäden (8) geschehen, welche durch im Träger (6) vorhandene Bohrungen (6a) hindurchgeführt werden, so dass sich die Enden des Quarzglasfadens zu einer Schlinge verbinden lassen. Bei dieser Art der Befestigung der Quarzglaswatte mittels Quarzglasfäden ist sichergestellt, dass auch an den der Strahlung ausgesetzten Befestigungselementen keinerlei Strahlung absorbiert wird. Der Träger (6) kann auch aus einem Material mit geringer Biege-steifigkeit bestehen, so dass die erfindungsgemäs-se Einrichtung sich leichter der Oberflächenkontur eines nicht ebenen Gegenstandes anpassen kann, bzw. so, dass die Einrichtung bei Nichtgebrauch aufrollbar ist.

In Fig. 5 ist eine Ausführung der erfindungsgemässen Einrichtung entsprechend der in Fig. 4 beschriebenen dargestellt, doch befindet sich in diesem Fall in Strahlungsrichtung gesehen vor der Quarzglaswatte eine Quarzglasplatte (9), mit deren Hilfe Schmutzpartikel am Eindringen in die Faserstruktur der Quarzglaswatte (5) gehindert werden. Die in Fig. 5 dargestellte Einrichtung ist in einem Rahmen (10) gehalten, welcher Rahmen (10) ausserhalb der Strahlungsbeaufschlagung liegt und deshalb aus beliebigem Material ausgeführt sein kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung sind die zur Reflektion der Strahlung erforderlichen Quarzglaskörper in Form mehrerer übereinander angeordneter Lagen von zu einem Gewebe (11 ) verwobener Quarzglasfäden (12) dargestellt (Fig. 6). Eine solche Ausführung besitzt eine relativ hohe mechanische Flexibilität bei gleichzeitig hoher Reissfestigkeit.

Quarzglasgewebe, bzw. Quarzglaswatte kann auch zu Textilien zum Schutz vor Strahlungseinwirkung verarbeitet werden. Derartige Textilien eignen sich zum Schutz von beliebig geformten Oberflächen von Geräten, aber auch von menschlichen Körpern vor der Einwirkung hochkonzentrierter Lichtstrahlungen und -Blitze.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist es möglich, dass sich durch entsprechende Wahl der Stärke der Schutzeinrichtung Oberflächen vor der Einwirkung von Strahlung, insbesondere Solarstrahlung in nahezu unbegrenzt hoher Konzentration mit Erfolg schützen lassen.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Schützen der Oberfläche von Gegenständen vor Strahlungseinwirkung, mit Mitteln zum Abdecken der zu schützenden Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckmittel zum stufenweisen Reflektieren der Strahlung eine Anzahl der Strahlung ausgesetzter und hintereinander angeordneter Körper aus Quarzglas enthalten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzglaskörper ebene Quarzglasplatten (1 ) sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzglaskörper zu einer Watte (5) vernetzte Quarzglasfasern sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzglaskörper mehrere Lagen von zu einem Gewebe (12) verwobenen Quarzglasfäden (11) sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Strahlungsrichtung hinter den Quarzglaskörpern eine reflektierende Metallfolie (7) zum Reflektieren der von den Quarzglaskörpern durchgelassenen Reststrahlung angebracht ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzglaskörper zur Aufnahme innerer und äusserer mechanischer Kräfte auf einem diese Kräfte aufnehmenden Träger (6) angeordnet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzglaskörper mit Hilfe von durch die Quarzglaskörper und durch im Träger (6) vorhandene Löcher (6a) hindurchgehenden und zu Schlingen verknüpften Quarzglasfäden auf dem Träger (6) befestigt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzglaskörper zum Vermeiden einer Verschmutzung von aussen mit einer Quarzglasplatte (9) abgedeckt sind.

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