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Patent Searching and Data


Title:
ABSORBER FOR A THERMAL SOLAR COLLECTOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF SUCH AN ABSORBER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/030503
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an absorber (1) for a thermal solar collector, comprising a metal absorber sheet (3) and at least one thermal fluid pipe (5) that is connected to the metal absorber sheet (3) in a heat-conducting manner and that is connected to the metal absorber sheet (3) by means of a weld connection, characterized in that the weld connection is formed by a plurality of linearly extending weld seam sections arranged consecutively along the thermal fluid pipe (5) and separated from each other by a weld seam-free section, wherein the direction of the linear extension of the weld seam sections corresponds to the axial extension direction of the thermal fluid pipe.

Inventors:
LINK ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/007409
Publication Date:
March 12, 2009
Filing Date:
September 04, 2008
Export Citation:
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Assignee:
LINK ANDREAS (DE)
International Classes:
B23K26/22; B23K26/28; F24S10/70; F24S10/75
Foreign References:
JPS60216148A1985-10-29
GB2421457A2006-06-28
DE102005001435A12006-07-20
DE102004026427A12005-12-29
EP1217315A12002-06-26
Other References:
See also references of EP 2198207A1
Attorney, Agent or Firm:
THEOBALD, Andreas (Berlin, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Absorber (1) für einen thermischen Solarkollektor mit einem Absorberblech (3) und wenigstens einem mit dem Absorberblech (3) thermisch leitend verbundenen Wärmefluidrohr (5), welches mit dem Absorberblech (3) mittels einer Schweißverbindung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung aus einer Anzahl von entlang des Wärmefluidrohres (5) nacheinander angeord- neten und jeweils durch einen schweißnahtfreien Abschnitt voneinander getrennten linear ausgedehnten Schweißnahtabschnitten gebildet ist, wobei die Richtung der linearen Ausdehnung der Schweißnahtabschnitte der axialen Ausdehnungsrichtung des Wärmefluidrohres entspricht.

2. Absorber (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmefluidrohr (5) ein mäanderförmiges Wärmefluidrohr vorhanden ist, welches über seine gesamte Länge mittels der Schweißverbindung (7) mit dem Absorberblech (3) verbunden ist.

3. Absorber (1 ) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch seine Ausgestaltung als Vollflächenabsorber oder Absorberstreifen.

4. Absorber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (7) an der dem Wärmefluidrohr (5) zugewandten Rückseite (6) des Absorberbleches (3) im Winkel zwischen dem Wärmefluidrohr (5) und dem Absorberblech (3) angeordnet ist.

5. Absorber (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass je eine Schweißnaht (7) mit hintereinander angeordneten und jeweils durch einen schweißnahtfreien Abschnitt voneinander getrennten Schweißnahtabschnitten auf jeder Seite des Wärmefluidrohres (5) angeordnet ist.

6. Absorber (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmefluidrohr (5) und/oder das Absorberblech (3) aus einem der folgenden Materialien hergestellt ist bzw. sind oder eines der folgenden Materialien umfassen: Kupfer, Aluminium, Stahl oder Edelstahl.

7. Verfahren zum Herstellen eines Absorbers (1) für einen thermischen Solarkollektor, insbesondere zum Herstellen eines Absorbers nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in dem ein Wärmefluidrohr (5) mittels einer mit einem Laserstrahl erzeugten Schweißnaht an ein

Absorberblech (3) angeschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl kontinuierlich vorhanden ist und der Weg des Laserstrahls zum zu schweißenden Wärmefluidrohr im temporären Wechsel freigegeben und unterbrochen wird..

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das temporäre Wechseln zwischen Freigeben und Unterbrechen des Weges des Laserstrahls durch temporäres Ablenken des Laserstrahls erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum temporären Ablenken des Laserstrahls wenigstens ein beweglich angeordneter Spiegel zur Anwendung kommt.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herbeiführen des temporären Wechsels zwischen Freigeben und Unterbrechen des Weges des Laserstrahls ein rotierendes oder schwingendes Unterbrecherelement zum Einsatz kommt, wobei bei bestimmten die Rotationsstellungen bzw. Schwingungsstellungen des Unterbrecherelements der der Weg des Lasers temporär unterbrochen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herbeiführen des temporären Wechsels zwischen Freigeben und

Unterbrechen des Weges des Laserstrahls ein schaltbares Element zur Anwendung kommt, welches bei Anlegen einer Spannung sein Transmissionsverhalten ändern.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass als Laser ein Diodenlaser zur Anwendung kommt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißen in einem Endlosverfahren durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schweißen der Energieeintrag des Laserstrahls (12) in einen zwischen Absorberblech (3) und

Wärmefluidrohr (5) gebildeten Winkel erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Schweißverfahren eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einem Wärmefluidrohr (5) und einem Absorptionsblech (3) hergestellt wird, die jeweils aus wenigstens einer der folgenden Materialien bestehen oder jeweils wenigstens eines der folgenden Materialien umfassen: Kupfer, Aluminium, Stahl oder Edelstahl.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet dass ein Optimieren des Energieeintrags des Laserstrahls durch geeignetes temporäres Freigeben und Unterbrechen des Weges des Laserstrahls erfolgt.

17. Verfahren nach einer der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmefluidrohr (5) und/oder das Absorberblech (3) beim Schweißen unter mechanischer Spannung steht bzw. stehen.

Description:

Absorber für einen thermischen Solarkollektor und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Absorbers

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Absorber für einen thermischen Solarkollektor mit einem Absorberblech und wenigstens einem mit dem Blech thermisch leitend verbundenen Wärmefluidrohr. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Absorbers für einen thermischen Solarkollektor.

Ein thermischer Solarkollektor absorbiert die Strahlung der Sonne und wandelt diese in Wärme um. Die gesammelte Wärme wird auf ein Wärmefluid als Transportmedium übertragen, welches die Wärme zu ihrem Bestimmungsort transportiert.

Das Herzstück eines thermischen Solarkollektors ist der Absorber. Dieser umfasst ein speziell beschichtetes Blech, im folgenden Absorberblech genannt, und wenigstens ein mit dem Blech wärmeleitend verbundenes Rohr. Wenn sich das Blech aufgrund der Sonneneinstrahlung erwärmt, wird die Wärme an das durch die Rohre fließende Wärmefluid weitergegeben. Eine Zirkulation des Wärmefluids kann dann dazu genutzt werden, beispielsweise die Wärme in den Heizkreis eines Gebäudes zu überführen, wo sie schließlich abgegeben wird.

Für unterschiedliche Anwendungen sind verschiedene Bauformen von thermischen Solarkollektoren und Absorberblechen entwickelt worden. Die bekanntesten sind Flachkollektoren, Vakuumkollektoren und Solarabsober.

In den meisten Absorbern ist das Wärmefluidrohr an das Absorberblech angelötet oder angeschweißt. Zum Verschweißen des Rohres mit dem Absorberblech kommen beispielsweise Plasmaschweißverfahren oder Laserschweißverfahren zur Anwendung. Ein Laserschweißverfahren, in dem zum Schweißen ein gepulster Laser verwendet wird, ist in EP 0 794 032 B1 beschrieben. In alternativen Verbindungstechniken kann das Rohr jedoch auch in einem speziell dafür ausgeformten Profil des Absorberbleches eingeklemmt oder in das Absorberblech eingepresst sein. Ebenso ist es möglich, das Absorberblech um das Rohr herum zu falten.

Stand der Technik ist der Einsatz eines gepulsten, lampengepumpten YAG- Lasers, der einzelne Verbindungspunkte zwischen Rohr und Blech herstellt (beschrieben in EP 0 794 032 B1). Für diese Anwendungen sind aber auch diodengepumpte gepulste Schweißquellen denkbar. Die Verbindungspunkte werden i.d.R. ohne zuführen von Zusatzstoffen hergestellt. Ein verhältnismäßig hoher und schlagartiger Energieeintrag in eines der zu verbindenden Materialien, bedingt durch die schlagartige Entladung der gepulsten Laserquelle, führt durch Materialaufwerfung zu einem Verbindungspunkt zwischen beiden Materialien.

Ein zu hoher Energieeintrag in das Material führt zu einer großen Schweißzone, die zu Verwerfungen des Bleches und somit zu Problemen im Fertigungsprozess führt (Faltenbildung des Bleches/ Folie, Lochbildung im Blech/ Folie, mangelnde Verbindung der Materialien, Spannungen in der Konstruktion).

Bei diesem Verfahren ist demnach ein geringer Energieeintrag von Interesse. Dem stehen verschiedene Parameter wie etwa die Schweißgeschwindigkeit, die Pulsfrequenz, die Fokussierung oder die Leistung des Laseres entgegen und setzen enge Grenzen im Output einer derartigen Fertigungsanlage.

Es werden i.d.R. in diesem Verfahren ca. 1.000 Verbindungspunkte auf 1 Meter Rohr beidseitig angebracht.

Charakteristisch für die Verbindung sind dünne, vom Blech abgehende, zum Rohr in die Länge gezogene Fäden. Sie ähnelt einem Anheften. Bei Belastung kann ein sogenannter Reißverschlusseffekt beobachtet werden. Mit jedem sich lösenden Verbindungspunkt wird die gesamte Verbindung der Konstruktion zunehmend geschwächt. Ein Ablösen des Bleches vom Rohr und somit zunehmender Verlust des Wirkungsgrades ist die Folge.

Die das Wärmefluid führenden Rohre können auf der der Sonne zugewandten Vorderseite oder der der Sonne abgewandten Rückseite des Absorberbleches angeordnet sein.

Absorberbleche verfügen auf der Vorderseite über eine Beschichtung, welche die Sonnenstrahlung (direkte und diffuse) möglichst vollständig in Wärme umwandelt und diese verlustarm weitergeben soll.

Für die Beschichtung stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung: Lösemittelhaltige Lackapplikationen, schwermetallhaltige nasschemische Abscheideverfahren, Magnetron-Sputtern und Elektronenstrahl-Verdampfung in reaktiven Varianten.

Bezüglich der Effizienz und Umweltverträglichkeit haben sich als Beschichtungstechniken die beiden Verfahren Magnetron-Sputtern und Elektronenstrahl-Verdampfung in reaktiven Varianten etabliert. Die Schichten, die mit diesen Technologien entstehen, zeichnen sich durch große Härte und gute chemische Beständigkeit aus. Sie werden als Selektivbeschichtung bezeichnet und finden besonders im industriellen Absorberbau Anwendung. Sie ist in mehreren Schichten aufgebaut. Die

Beschichtung selbst hat dabei lediglich eine Stärke vom 2 μm. Selektiv beschichtetes Aluminiumblech erhält auf der Rückseite zusätzlich eine transparente Schutzschicht gegen Korrosion.

Das Beschichten eines fertig geschweißten Absorbers (Blech/ Folie verschweißt mit Rohr/ Rohrkonstruktion) ist bei den zuletzt genannten Verfahren nicht möglich. In den Beschichtungsanlagen können nur

Blechbahnen vom Coil verarbeitet werden, die dann dem Absorberbau zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt werden.

Schweißverfahren stellen bei Verwendung derartig beschichteter Bleche eine technische Herausforderung dar.

Die unterschiedlichen Materialstärken führen zu unterschiedlichen Schmelzpunkten. Um Materialkosten einzusparen wird in der Branche nach Alternativen gesucht. Eine davon ist Aluminium als Trägermaterial für die selektive Beschichtung. Das Verwenden von verschiedenen Materialien potenziert diese Problematik im Fertigungsprozess jedoch. Bei Betrachtung der unterschiedlichen Schmelztemperatur von Kupfer (Material des Rohres) 1.083 0 C und von Aluminium von nur 660 0 C (Material des Bleches) wird die Problematik verdeutlicht.

Die Verbindung soll kraftschlüssig und im Optimalfall stoffschlüssig sein, um alle auftretenden Kräften die auf die Konstruktion einwirken, aufnehmen zu können. Die Beschichtung des Bleches soll zudem nach Möglichkeit nicht zerstört werden.

Ein rundes Rohr mit einem darauf aufliegenden Blech (Tangente) hat nur einen einzigen Berührungspunkt (Kontaktlinie). Links und rechts an dem sich im Querschnitt der Konstruktion ergebenden Berührungspunkt der Tangente ergibt sich jeweils ein Totpunkt (Winkel).

Um eine optimale Verbindung mittels Schweißnaht herzustellen ist es erforderlich möglichst nah an den oberen Totpunkt des Rohraußendurchmessers die Schweißverbindung anzubringen. Besonders schwierig gestaltet sich dies in Rohrkurven. Durch den Fertigungsprozess des Biegens bedingt ändern sich in dieser Strecke das Materialgefüge und die Geometrie des Rohrquerschnitts.

Das Verbinden der unterschiedlichen Materialien (Werkstoffe, Materialstärke) bewirkt ein unterschiedliches Ausdehnungsverhalten in Länge, Breite und

Querschnitt. Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten (α 2 o in 10 "6 ZK) für Aluminium (23,8) und für Kupfer (16,8) und das daraus resultierende Verhalten beider Materialien unter thermischen Einfluss veranschaulicht dies. Am Rohraußendurchmesser seitlich angebrachte Verbindungspunkte zum Blech haben somit bei thermischer Einwirkung das Bestreben einer entsprechenden Veränderung ihrer ursprünglichen Position.

Durch thermische Lastwechsel werden die Schweißverbindungen permanent unterschiedlichen Kräften (Zug, Druck, Torsion) und Belastungen (u.a. Zug, Abscheren) ausgesetzt. Alleine die simple Betrachtung der Zugfestigkeit (10 " 7 in N/m 2 ) und der Unterschiede bei Verwendung verschiedener Materialien wie Kupfer (40) und Aluminium (25) zeigt auf, dass gerade eine Schwächung eines verwendeten Aluminiumbleches im Fertigungsprozess zu vermeiden ist.

Verstärkt werden diese Belastungen durch eine auf dem Blech angebrachte Rohrkonstruktion (Rohrregister, Mäander). Ein in der Regel verwendeter Mäander (Rohrschlange) verhält sich charakteristisch unter thermischer Wechseleinwirkung wie eine Zug- und Druckfeder.

Besonders problematisch ist das Herstellten einer dauerhaften Verbindung in Rohrkurven. Die einwirkenden Kräfte und Belastungen wirken hier besonders stark.

Bei den hergestellten Verbindungen zwischen dem Absorberblech und den Wärmefluidrohren ist man um eine Verbesserung des Wirkungsgrades des thermischen Solarkollektors sowie um eine Verbesserung der Qualität der Verbindung (u.a. Homogenität der Schweißpunkte und des Gefüges) bemüht. Bei den gängigen Schweißverfahren wird die Beschichtung des Bleches jedoch entweder im Bereich der Schweißnaht zerstört oder es wird keine ausreichende Festigkeit der Verbindung hergestellt, die den auftretenden Belastungen auf Zug, Torsion und Abscheren auf Dauer standhält. Dies ist insbesondere bei Verbindungen von selektiv beschichteten Aluminiumblechen und Kupferrohren der Fall (Bimetalleffekt). Außerdem ist

die Effizienz der bisher zum Verbinden des Absorberbleches mit den Wärmefluidrohren verwendeten Schweißverfahren sehr gering.

Im Hinblick auf den Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Absorber für thermische Solarkollektoren zur Verfügung zu stellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes

Verfahren zum Herstellen eines Absorbers für einen thermischen Solarkollektor zur Verfügung zu stellen, ohne dabei die beschichtete Oberfläche zu zerstören.

Die erste Aufgabe wird durch einen Absorber nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 7. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Absorbers bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ein erfindungsgemäßer Absorber für einen thermischen Solarkollektor umfasst ein Absorberblech und wenigstens einem mit dem Absorberblech thermisch leitend verbundenes Wärmefluidrohr, welches mit dem Absorberblech mittels einer Schweißverbindung verbunden ist. Die Schweißverbindung ist aus einer Anzahl von entlang des Wärmefluidrohres nacheinander angeordneten und jeweils durch einen schweißnahtfreien Abschnitt voneinander getrennten linear ausgedehnten Schweißnahtab- schnitten gebildet, wobei die Richtung der linearen Ausdehnung der Schweißnahtabschnitte der axialen Ausdehnungsrichtung des Wärmefluidrohres entspricht.

Aufgrund der im erfindungsgemäßen Absorber unterbrochen geschweißten Schweißverbindung, die insbesondere auch in gebogenen Bereichen des Rohres vorhanden sein kann, vergrößert sich der thermische Kontaktbereich zwischen Blech und Rohr im Vergleich zu Verbindungen, die lediglich mittels gepulster Laser hergestellte Schweißpunkte aufweisen, was die

Wärmeübertragung verbessert. Außerdem kann die Qualität der Verbindung verbessert werden, da die Schweißverbindung des erfindungsgemäßen Absorbers mittels eines im Dauerbetrieb befindlichen Lasers hergestellt werden kann, wobei der Weg zur zu bildenden Schweißnaht temporär freigegeben und unterbrochen wird. Es ist somit keine eigentliche Unterbrechungen des Schweißprozesses nötig, wie etwa beim Schweißen mit einem gepulsten Laserstrahl. Bei An- und Absetzen des Schweißgerätes, d.h. beim An- und Ausschalten des Laserstrahls beim gepulsten Laser, entstehen qualitativ schlechtere Schweißverbindungen als bei einem kontinuierlich betriebenen Laser.

Aufgrund des vergrößerten thermischen Kontaktbereiches und der höheren Qualität der Schweißverbindung im erfindungsgemäßen Absorber kann eine über Jahrzehnte gleichbleibend gute Kollektorleistung gewährleistet werden.

Der erfindungsgemäße Absorber kann insbesondere ein mäanderförmiges Wärmefluidrohr aufweisen, welches über seine gesamte Länge mittels der unterbrochen Schweißnaht mit dem Absorberblech verbunden ist.

Ein derartiger Absorber kann insbesondere in einem einzigen Schweißvorgang ohne Absetzen des Schweißgerätes hergestellt werden. Dies führt einerseits zu einer Zeitersparnis und andererseits zu optimierten Verfahrenswegen beim Schweißen, da das Schweißgerät nicht ab- und wieder angesetzt werden muss. Dadurch wird eine Kostensenkung der Fertigung sowie eine Fertigung mit hohem Durchsatz möglich. Auch können nachteilige Eigenschaften der Schweißnaht, die durch das An- und Absetzen des Schweißgerätes entstehen können, vermieden werden.

In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist der Absorber als Absorberstreifen ausgebildet. Ein Absorberstreifen umfasst ein Absorberblech einer gewissen Breite mit einem daran befestigten Wärmefluidrohr und kann im Prinzip in einer beliebigen Länge hergestellt werden. Da beim erfindungsgemäßen Absorber ein An- und Absetzen des Schweißgerätes nicht nötig ist, kann ein derartiger Absorberstreifen in

Endlosfertigung hergestellt werden, was einen besonders hohen Fertigungsdurchsatz ermöglicht. Die Ausbildung in Form eines Vollflächen- absorbers, also einer Absorberfläche mit bestimmten Abmessungen, ist jedoch auch möglich.

Im erfindungsgemäßen Absorber kann die Schweißnaht an der dem Wärmefluidrohr zugewandten Rückseite des Absorberbleches im Bereich der Kontaktlinie des Wärmefluidrohres mit dem Absorberblech im Winkel zwischen dem Absorberblech und dem Wärmefluidrohr angeordnet sein. Eine derartige Schweißnaht wird auch Kehlnaht genannt. In dieser Ausgestaltung stellt die Schweißverbindung insbesondere eine große Kontaktfläche zwischen dem Absorberblech und dem Wärmefluidrohr her, was insbesondere im Hinblick auf die Wärmeübertragung zwischen Blech und Rohr und somit im Hinblick auf den Wirkungsgrad des Absorbers vorteilhaft ist. Eine besonders große Kontaktfläche lässt sich erzielen, wenn je eine Schweißnaht an jeder Seite der Kontaktlinie angeordnet ist. Eine derartige Schweißnaht wird entsprechend auch Doppelkehlnaht genannt.

Im erfindungsgemäßen Absorber kann das Wärmefluidrohr und/oder das Absorberblech insbesondere aus einer der folgenden Materialien hergestellt sein oder eines der folgenden Materialien umfassen: Kupfer, Aluminium, Stahl oder Edelstahl.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Absorbers für einen thermischen Solarkollektor wird ein Wärmefluidrohr mittels einer mit einem Laserstrahl erzeugten Schweißnaht an ein Absorberblech angeschweißt. Der Laserstrahl ist kontinuierlich vorhanden, und der Weg des Laserstrahls zum zu schweißenden Wärmefluidrohr wird im temporären Wechsel freigegeben und unterbrochen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit einer durch Laserschweißen hergestellten unterbrochen geschweißten Schweißnaht, bspw. einer Kehl- oder Doppelkehlnaht, ein Wärmefluidrohr an ein beschichtetes Absorberblech angeschweißt werden, ohne die Selektivbeschichtung zu

zerstören. Hierbei kann insbesondere ein Diodenlaser im CW-Verfahren (Continius Wave) ' zur Anwendung kommen. Durch beliebiges Ablenken/ Ausblenden des aus der Laserquelle permanent bereitgestellten Laserstrahls zwischen Strahlenerzeugung und Werkstück sind die Abstände und die Ausgestaltung der Schweißnaht beliebig wählbar. Besonders geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren sind Scheibendiodenlaser, die Verwendung von Stabdiodenlasern ist jedoch grundsätzlich auch möglich. Denkbar wäre auch der Einsatz eines Faserlasers.

Im Vergleich zu den in Verfahren nach Stand der Technik zum Schweißen verwendeten YAG-Lasern (YAG: Yttrium Aluminium Gamet) hat ein Diodenlaser gegenüber einer lampengepumpten Laserquelle den bedeutenden Vorteil eines geringeren Faserdurchmessers, der wiederum eine feinere Focusierung des Energiestrahls und somit eine punktgenaue Positionierung des Energiestrahls erlaubt.

Der Einsatz eines CW-Diodenlasers ermöglicht eine kontinuierliche und gleichmäßige Bereitstellung der für den Fertigungsprozess benötigten Energie ohne die Ladezyklen einer gepulsten Laserquelle (Be- und Entladung) und damit einhergehende Amplitudenbildung im Fertigungsprozess berücksichtigen zu müssen. Die Focusierung kann noch feiner erfolgen.

Von besonderer Bedeutung ist der geringere Faserdurchmesser beim Ein- und Auskoppeln des Energiestrahls in das Material (An- und Abrampen), welches bei herkömmlichen Laserschweißverfahren leicht zur Lochbildung im Blech und/ oder zur Zerstörung der Selektivbeschichtung führen kann bzw. zu Materialabtrag an den Schweißstellen führt.

Fertigungsverfahren mit gepulster Laserquelle verwenden vornehmlich beschichtete Aluminiumbleche in einer Stärke von 0,4 mm. Derartige Laserschweißverfahren verlangen in der Regel geringe Fertigungstoleranzen, die allerdings zu sehr unterschiedlicher Ausbildung der einzelnen Schweißpunkte in Form und Güte führt. Charakteristisch für diese Verfahren

ist das durch die hohe und schlagartige Energieentladung aufgeworfene und teilweise abgetragene Material, welches dann zur Anbindung dient. Hierbei entsteht pro Schweißpunkt ein langgezogener tiefer Krater im Material.

Diese Kraterbildung im Blech führt zu einer Perforierung des Bleches entlang der Verbindungslinie. Eine Betrachtung der Zugfestigkeit (10 '7 in N/m 2 ) bei Verwendung verschiedener Materialien wie Kupfer (40) und Aluminium (25) veranschaulicht, dass die Schwächung eines verwendeten Aluminiumbleches im Fertigungsprozess zu vermeiden ist. Unter Einwirkung dynamischer Kräfte auf das Material, hervorgerufen durch thermische Lastwechsel, führt dies langzeitig zu Rissen im Blech und zu Leistungsverlusten wie Studien zeigen.

Ein auf der Rückseite (nichtselektive Seite) des Bleches aufgebrachter vollflächiger Korrosionsschutz wird außerdem an den Materialaufwerfungen beschädigt. Langzeitstudien haben ergeben, dass dieses Merkmal zu

Oxidation des jeweiligen Schweißpunktes und somit zu einer zusätzlichen

Schwächung der Konstruktion führt. Das Ablösen eines Schweißpunktes zieht eine höhere Belastung der benachbarten Schweißpunkte nach sich, die sich aufgrund der Aufnahme von den sich daraus zusätzlich ergebenden

Kräften in Dauerbelastung ebenfalls ablösen (Reißverschlusseffekt).

Ein somit geringerer und gleichmäßiger Energieeintrag, wie er mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwirklichen ist, hat eine geringe und punktuell sehr kleine Schweißzonenbildung. Dieser Sachverhalt im Zusammenhang mit einer feinen Focusierung ermöglicht eine nahezu am oberen Totpunkt, also dem Kontaktpunkt der Wärmefluidrohres mit dem Absorberblech, liegende, beliebig zu unterbrechende geschweißte Kehl- oder Doppelkehlnaht ohne Zerstörung des Materials. Besonderer Bedeutung kommt hierbei der Tatsache zu, dass der Laserstrahl erst dadurch exakt und kontinuierlich in einem entsprechenden Einstrahlwinkel über die gesamte Rohrlänge in den Totraum zwischen Rohr und Blech geführt werden kann. In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt daher beim

Schweißen der Energieeintrag des Laserstrahls in einen zwischen Absorberblech und Wärmefluidrohr gebildeten Winkel.

Der somit geringe Abstand zwischen Rohr und Blech führt bei Einbringen des Energiestrahls in einem entsprechenden Winkel zueinander zum gleichzeitigen Anschmelzen beider Materialien, die sich somit verbinden und zu einer stoff- und kraftschlüssigen Verbindung führen. Der extrem geringe Abstand zwischen Rohr und Blech sorgt für einen geringen Energieeintrag und somit für ein schnelles Erkalten der Schweißzone, ohne eine Neigung zur Lochbildung des Bleches zu entwickeln und die Beschichtung zu zerstören. Durch die Vorwärtsbewegung im Schweißprozess findet in der Schweißzone eine Mischung der Materialien statt, was zu einer kompensierenden Wirkung des Gefüges bei mechanischer und thermischer Belastung führt.

Bei der Ausführung einer Doppelkehlnaht ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zudem eine voneinander unabhängige unterschiedliche Gestaltung beider Schweißnähte in einem Arbeitsschritt möglich. Zu Tragen kommt diese Möglichkeit insbesondere in den Kurven der meist verwendeten Mäander, insbesondere aber bei über das Standardmaß hinausgehenden Baugrößen.

Durch das temporäre Freigeben und Unterbrechen des kontinuierlich bereitgestellten Laserstrahls (CW-Laser), das bspw. durch temporäres Ablenken oder Ausblenden des Laserstrahls realisiert werden kann, ist eine schlagartige, hohe Energieeinbringung in das Material vermieden und eine Schweißverbindung mit beliebigen Unterbrechungen der Kehlschweißnaht möglich, ohne Hotspots (stellenweise überhitzung des Materials) oder Materialabtragungen in Kauf nehmen zu müssen. Zum temporären Freigeben und Unterbrechen des Laserstrahls kann bspw. wenigstens ein beweglicher Spiegel, etwa ein Galvanometerspiegel, zur Anwendung kommen. Ein derartiger Spiegel weist geringe Reaktionszeiten auf und ermöglich daher ein Ablenken des Laserstrahls mit einer hohen Ablenkfrequenz. Eine alternative Möglichkeiten zum Freigeben und Unterbrechen

des Laserstrahls bietet ein bewegliches Unterbrecherelement, das in bestimmten die Stellungen den Weg des Lasers temporär unterbricht Beispiele für bewegliche Unterbrecherelemente sind rotierende Lochblenden, rotierende Flügelräder, oszillierende Blenden, etc. Als weitere Alternative kann ein schaltbares Element zum Einsatz kommen, welches bei Anlegen einer Spannung sein Transmissionsverhalten ändert.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erzielende Verarbeitungsgeschwindigkeit beträgt ein Vielfaches gegenüber dem Stand der Technik entsprechenden gepulsten Laserschweißverfahren im Absorberbau. Dabei erhöht sich die Prozesssicherheit des Fertigungsverfahrens bei gleichzeitiger deutlicher Erhöhung der Losgrößen.

Die Aufnahme durch thermische Lastwechsel im Anwendungsfall des Endproduktes hervorgerufenen Kräfte ist durch die somit hergestellte kraftschlüssige Schweißverbindung bereits mit einer einfachen Schweißnaht gewährleistet, ohne dass ein Reißverschlusseffekt auftritt. Ein Durchmischen beider Materialien hat dabei eine kompensierende Wirkung.

Die Schweißstellen befinden sich nahe dem oberen Totpunkt und sind daher kaum ersichtlich. Sie sind massiv, flach und langgestreckt.

Durch die frei flexible und variabel wählbare Schweißnaht bzw. Schweißnähte in Form und Länge ist es möglich auf geometrische und thermische Anforderungen der gesamten Konstruktion gestalterisch Einfluss zu nehmen.

Zudem ist der Wärmeeintrag in die Absorberfläche beim Schweißen mit einem Diodenlaser im CW-Verfahren gegenüber dem Schweißen mit einem gepulsten YAG-Laser verringert. Die Verringerung des Wärmeeintrages ermöglicht es insbesondere auch gebogene Rohrabschnitte mit temporär unterbrochenen und freigegebenen Dauerstrich mit dem Absorberblech zu verschweißen ohne die selektive Oberfläche zu zerstören.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher insbesondere das Herstellen eines erfindungsgemäßen Absorbers.

Schweißverfahren nach Stand der Technik würden dagegen im gebogenen Abschnitt einen zu hohen Wärmeeintrag in das Absorberblech herbeiführen und so statt einer Verbindung des Wärmefluidrohres mit dem Blech herbeizuführen, ein Loch in das Blech brennen. Aus diesem Grunde muss ein Verbinden der Kurvenstrecken unterbleiben.

Um den Wärmeeintrag in das Blech zu verringern, ist daher vorgeschlagen worden, das Wärmefluidrohr statt mit einem Dauerstrich-Schweißverfahren mit einem gepulsten Schweißverfahren am Absorberblech zu befestigen.

Bei einem gepulsten Schweißverfahren entsteht jedoch keine durchgängige Schweißnaht sondern es entstehen lediglich voneinander beabstandete Schweißpunkte, die einem Anheften ähneln. Daher ist der wärmeleitende Kontakt zwischen dem Absorberblech und dem Wärmefluidrohr bei einem gepulst angeschweißtem Rohr geringer als bei einem mit Dauerstrich angeschweißten Rohr. Die Einbußen des Wärmeübertrags vom Absorberblech auf das Wärmefluidrohr potenzieren sich angesichts der Wärmeleitfähigkeit (in W/m-K) bei Verwendung unterschiedlicher Materialien wie z.B. dem sehr gutem Wärmeleiter Kupfer (384) und dem deutlich schlechteren Leiter Aluminium (220).

Da mit dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren sowohl gerade als auch gebogene Rohrabschnitte mit temporär unterbrochenen und freigegebenen Dauerstrich an ein Absorberblech angeschweißt werden können und daher ein Absetzen des Lasers während des Schweißens nicht nötig ist, ist insbesondere die Ausgestaltung des Verfahrens als Endlosverfahren möglich. Ein derartiges Verfahren ist besonders effizient.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Energieeintrag des CW- Diodenlasers beim Schweißen in dem Winkel, der zwischen dem Absorberblech und dem Wärmefluidrohr im Bereich der

Kontaktlinie gebildet ist. Die mit diesem Verfahren hergestellte Schweißnaht füllt dann den Winkel zwischen dem Wärmefluidrohr und dem Absorberblech aus und führt zu einem besonders großen Kontaktbereich zwischen Wärmefluidrohr und Absorberblech.

Die Schweißstellen sind massiv, flach, langgestreckt, sie befinden sich nahe dem oberen Totpunkt des Rohres und sind daher kaum ersichtlich. Die Schweißnaht erfolgt durch temporär abgelenkten Dauerstrich.

Das erfindungsgemäße Schweißverfahren eignet sich insbesondere zum Herstellen von stoffschlüssigen Verbindungen zwischen einem Wärmefluidrohr und einem Absorberblech, die jeweils aus wenigstens einem der folgenden Materialien hergestellt sind: Kupfer, Aluminium, Stahl oder Edelstahl.

In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens steht das Wärmefluidrohr und/oder das Absorptionsblech beim Verschweißen unter mechanischer Spannung. Mittels einer geeigneten mechanischen Spannung lässt sich ein besonders gutes Schweißergebnis und eine besonders gute Haltbarkeit des hergestellten Produktes erzielen.

Eine Optimierung des Schweißvorganges kann durch Einstellen des Energieeintrags des Laserstrahls durch geeignetes temporäres Freigeben und Unterbrechen des Weges des Laserstrahls erfolgen. Außerdem kann eine Optimierung des Schweißvorganges erfolgen durch: Auswahl einer geeigneten Optik und/oder Einstellen eines geeigneten Einstrahlwinkels und/oder Einstellen einer geeigneten Fokussierung des Laserstrahls und/oder Einstellen einer geeigneten Leistungscharakteristik des Diodenlasers. Je mehr Parameter Teil des Optimierungsprozesses sind, desto besser ist die erzielbare Optimierung. Die Parameter sind in Abhängigkeit vom zu verschweißenden Material und der Geometrie der Bauteile empirisch zu ermitteln.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.

Fig. 1 zeigt das Absorptionsblech und das Wärmefluidrohr eines thermischen Solarkollektors in einer schematisierten Darstellung mit Mäander.

Fig. 2 zeigt das Absorptionsblech und das Wärmefluidrohr eines thermischen Solarkollektors in einer schematisierten Darstellung mit Rohregister.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die durchgehende

Schweißverbindung zwischen dem Wärmefluidrohr und dem Absorptionsblech.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Absorptionsblech mit einem daran angeschweißten geraden Abschnitt des Wärm- efluidrohrs in einer perspektivischen Darstellung.

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem Absorptionsblech mit einem daran angeschweißten gebogenen Abschnitt des Wärmefluidrohrs in einer perspektivischen Darstellung.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für das Anschweißen des Wärmefluidrohrs an das Absorberblech.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Beispiel für das Anschweißen des Wärmefluidrohrs an das Absorberblech.

Ein erfindungsgemäßer Absorber ist in Fig. 1 in einer stark vereinfachten Darstellung gezeigt.

Als wesentliche Bestandteile umfasst der Absorber 1 ein Absorberblech 3 mit daran angeschweißtem mäanderförmigen Wärmefluidrohr 5.

Das Absorberblech 3 weist an seiner dem Wärmefluidrohr 5 abgewandten Oberfläche eine hoch selektive Beschichtung auf, welche die Strahlungsenergie der Sonne absorbiert und in Wärme umwandelt. Die Wärme wird schließlich an ein durch das Wärmefluidrohr 5 fließendes Wärmefluid, beispielsweise Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch, abgegeben, welches die Wärme zu ihrem Bestimmungsort transportiert.

Das Absorberblech 3 und das daran angeschweißten Wärmefluidrohr 5 sind in der Regel in einem schützenden Gehäuse angeordnet, welches wenigstens im Bereich der absorbierenden Oberfläche des Absorberbleches 3 derart transparent ausgestaltet ist, dass es die Sonnenstrahlung weitgehend ungehindert durchtreten lässt. Das Gehäuse selbst ist der übersichtlichkeit halber in Figur 1 nicht dargestellt.

Als Materialkombinationen für das Absorberblech und das Wärmefluidrohr sind beispielsweise Kupferblech mit Kupferrohr, Aluminiumblech mit Kupferrohr, Aluminiumblech mit Edelstahlrohr, etc. denkbar. Die Materialien sollten dabei eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Typische Blechdicken liegen im Bereich zwischen 0,1 und 0,6 mm, typische Rohrdurchmesser zwischen 5 und 15 mm.

Der in Figur 1 schematisch dargestellte Absorber 1 ist ein sogenannter Vollflächenabsorber mit Mäander, bei dem das Wärmefluidrohr 5 mehrere gebogene Abschnitte 2 aufweist. Er kommt beispielsweise bei Standardisierung in mittleren bis großen Stückzahlen zur Anwendung. Er kann zudem mit oder ohne Sammelrohr für das Wärmefluid ausgebildet sein. Die Rohrenden können Verschraubungen oder Weitungen aufweisen, um den Anschluss an andere Rohre zu vereinfachen.

In Figur 2 ist ein alternativer Vollflächenabsorber 101 schemtisch dargestellt. Statt einem mäanderförmigen Wärmefluidrohr umfasst der Absorber 101 ein

Rohrregister 112, bei dem mehrere Wärmefluidrohre 105 an ihren beiden Enden jeweils mit einem Sammelrohr 113 verbunden sind. Er kommt sowohl bei Standardisierung in Mittleren bis großen Stückzahlen zur Anwendung. Die Rohrenden des Sammelrohres 113 können Verschraubungen oder Weitungen aufweisen, um den Anschluss an andere Rohre zu vereinfachen.

Figur 3 zeigt einen quer zur Rohrlängsachse verlaufenden senkrechten Schnitt durch den Absorber 1. Es sind das Absorberblech 3 und das Wärmefluidrohr 5 zu erkennen. Außerdem sind die Schweißnähte 7, über die das Wärmefluidrohr 5 stoffschlüssig mit dem Absorberblech 3 verbunden ist, zu erkennen. Diese sind als an der Seite der Kontaktlinie 9 des Wärmefluidrohres mit dem Absorberblech 3 im Winkel zwischen dem Wärmefluidrohr 5 und dem Absorberblech 3 angeordnete Kehlnähte ausgebildet. Wenn, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, in beiden Winkeln Kehlnähte vorhanden sind, spricht man auch von einer Doppelkehlnaht. In dieser Ausgestaltung des Absorbers 1 stellen die Schweißnähte 7 eine relativ großflächige wärmeleitende Verbindung zwischen dem Absorberblech 3 und dem Wärmefluidrohr 5 her, was einen guten Wärmeübertrag auf das Wärmefluidrohr 5 ermöglicht.

Ein Ausschnitt aus einem Absorber 1 mit einem geraden Rohrabschnitt des Wärmefluidrohres 5 und einer von der Rückseite 3 der selektiv beschichteten Seite 4 aus ausgeführten und als Doppelkehlnaht ausgebildeten Schweißnaht 7 ist beispielhaft in Fig. 4 dargestellt. Die Schweißnaht 7 weist Schweißnahtabschnitte 7a auf, die eine lineare Ausdehnung entlang der Axialrichtung des Wärmefluidrohres 5 aufweisen. Zwischen zwei nacheinander angeordneten ausgedehnten Schweißnahtabschnitten 7a befindet sich jeweils ein schweißnahtfreier Abschnitt 7b, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine geringere lineare Ausdehnung aufweist als die Schweißnahtabschnitte 7a. Das Verhältnis der Länge der Schweißnahtabschnitte 7a und der schweißnahtfreien Abschnitte 7b kann aber auch anders sein als dies in Figur 4 dargestellt ist, bspw. können beide Längen auch gleich sein. Für die Schweißnaht im alternativen

Vollflächenabsorber 101 gilt das zur Schweißnaht 7 im Vollflächenabsorber 1 aus Figur 1 entsprechend.

Ein Ausschnitt aus einem Absorber 1 mit einem gebogenen Rohrabschnitt 2 und einer von der Rückseite 3 der selektiv beschichteten Seite 4 aus ausgeführten Schweißnaht 7 ist beispielhaft in Fig. 5 dargestellt. Auch im gebogenen Abschnitt des Wärmefluidrohres 5 weist die Schweißnaht 7 Schweißnahtabschnitte 7a auf, die eine lineare Ausdehnung entlang der Axialrichtung des Wärmefluidrohres 5 aufweisen. Zwischen zwei nacheinander angeordneten ausgedehnten Schweißnahtabschnitten 7a befindet sich jeweils ein schweißnahtfreier Abschnitt 7b, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine geringere lineare Ausdehnung aufweist als die Schweißnahtabschnitte 7a. Das Verhältnis der Länge der Schweißnahtabschnitte 7a und der schweißnahtfreien Abschnitte 7b kann aber auch anders sein als dies in Figur 4 dargestellt ist, bspw. können beide Längen auch gleich sein. Insbesondere kann das Verhältnis der Länge der Schweißnahtabschnitte 7a zur Länge der schweißnahtfreien Abschnitte 7b auf beiden Seiten des Wärmefluidrohres 5 unterschiedlich sein, um Spannungen aufgrund der Biegung auszugleichen bzw. zu vermeiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Absorbers 1 ist in Figur 6 dargestellt. Das Verschweißen des Wärmefluidrohres 5 mit dem Absorberblech 3 erfolgt von der Rohrseite 6 des Bleches 3 aus, wobei ein Diodenlaser 12 zur Anwendung kommt.

Die Schweißnaht entsteht im Bereich der Kontaktlinie 9, entlang der das Absorberblech 3 mit dem Wärmefluidrohr 5 in Kontakt steht, und zwar im Winkel zwischen dem Absorberblech 3 und dem Wärmefluidrohr 5, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Wenn auf beiden Seiten der Kontaktlinie 9 eine Schweißnaht 7 entstehen soll, so kann dies dadurch erreicht werden, dass zuerst die Schweißnaht auf der einen Seite erzeugt wird und anschließend die Schweißnaht auf der anderen Seite. Alternativ ist es jedoch auch möglich, bei Verwenden zweier Diodenlaser 12 beide Schweißnähte gleichzeitig herzustellen.

Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, nur eine Schweißnaht, d.h. lediglich eine Schweißnaht auf einer Seite der Kontaktlinie 9 herzustellen. Wegen der dabei auftretenden einseitigen Belastung ist das Herstellen zweier Schweißnähte gegenüber dem Herstellen einer Schweißnaht jedoch bevorzugt.

Als Diodenlaser 12 kann sowohl ein Stab-Diodenlaser als auch ein Scheiben- Diodenlaser Verwendung finden. Insbesondere bei Verwendung eines Scheiben-Diodenlasers lassen sich im Vergleich zur Verwendung eines YAG-Lasers verringerte Schweißnahtbreiten und somit eine bessere Focusierung realisieren. Dadurch ist es möglich, möglichst nah an der Kontaktlinie 9 zu schweißen. Der gleichmäßige Energieeintrag erlaubt an dieser Stelle ein gleichzeitiges Anschmelzen beider Materialien. Aufgrund des somit geringen Leistungsbedarfs ist eine Schweißverbindung ohne Zerstörung der Beschichtung möglich.

Die Schweißnaht 7 wird mittels eines kontoinuierlich emittierenden Lasers 12 hergestellt. Ein Unterbrechen der kontinuierlich bereitgestellten Energiestrahlung erfolgt in beliebigen regelmäßigen und frei definierbaren Abständen durch temporäres Ablenken oder Unterbrechen des Energiestrahls in der Zuführung zwischen Strahlenquelle und Optik (Energiestrahlaustritt) mittels einer entsprechenden Ablenk- bzw. Unterbrechungsvorrichtung 13. Die Abstände können auch asymmetrisch bzw. antizyklisch auf beiden Seiten erfolgen, ggf. auch in einem Arbeitsgang. Die Ablenk- bzw. Unterbrechungsvorrichtung 13 dient zum temporären unterbrechen des Weges des Laserstrahls zum zu schweißenden Wärmefluidrohr 5 und ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als drehbarer Galvanometerspiegel ausgebildet.

Der Laserstrahl wird im beschriebenen Ausführungsbeispiel durch einen Galvanometerspiegel abgelenkt. Aber auch andere bewegliche Spiegel, bspw. ein Klappspiegel oder ein auf einem Schlitten angeordneter verschieb-

barer Spiegel können grundsätzlich zum Ablenken des Laserstrahls zur Anwendung kommen.

Eine weitere Möglichkeit besteht prinzipiell in der temporären Unterbrechung des Laserstrahls durch eine Blende, die an beliebiger Stelle in der Strecke des Laserstrahlweges den Laserstrahl unterbricht (direkt in oder an der Quelle, in der Lichtleitung oder an der Optik). Dieses Verfahren hat weitaus größere Reaktionsgeschwindigkeiten gegenüber verwendeten Galvanometerspiegeln.

Eine Variante daraus ist in Figur 7 dargestellt. Eine kreisförmige Scheibe 14 ist mit mehreren Löchern 15 versehen. Die Löcher befinden sich alle auf dem gleichen Radius, wobei der Mittelpunkt der Löcher jeweils auf einem kleineren Radius als dem der gesamten Scheibe liegt. Die Löcher in der Scheibe haben jeweils gleiche Abstände zueinander. Der Laserstrahl ist so ausgerichtet, dass er die jeweiligen Löcher in der Scheibe passieren kann. Optimal ist hierbei die Ausrichtung des Laserstrahls in den Mittelpunkt des jeweiligen Loches.

Durch Rotation der Lochscheibe 14 wird der Laserstrahl temporär unterbrochen. Das Material der Scheibe zwischen den Löchern führt zur Unterbrechung des Laserstrahls. Die rotierende Bewegung der Scheibe erfolgt durch einen Motor. Durch die änderung der Drehzahl am Motor bzw. der rotierenden Scheibe lassen sich beliebig die Unterbrechungen des Laserstrahls verändern. Um diesen Effekt zu erhalten muss die Scheibe mindestens ein loch enthalten.

Für die Unterbrechung des Laserstrahls ist auch anstatt einer rotierenden Lochscheibe ein rotierendes Flügelrad, ein rotierender Propeller oder eine oszillierende Blende denkbar.

Als Blende ist auch ein Glaselement denkbar, welches unter Einfluss elektrischer Spannung den Lichtdurchfluss verhindert oder verändert. Die optischen Eigenschaften elektrochromer Schichten lassen sich mit der

Aufnahme oder Abgabe von Ladungsträgern verändern. Wenn Strom fließt, findet ein Austausch von Ladungsträgern (z.B. Lithium-Ionen) statt und die Schicht ändert ihre Durchlässigkeit für das einfallende Licht. Metalloxide wie beispielsweise Wolframoxid zeigen solche Farbwechsel.

Bei schaltbaren Spiegeln auf Metallhydridbasis wird die Lichtdurchlässigkeit mit Hilfe von Wasserstoffgas erhöht. Elektrische Spannung klart die Schichten einer Licht streuenden Verglasung auf, welche auf Basis von Flüssigkristallen oder polarisierter Partikel hergestellt werden (Polymer- Dispersed Liquid Crystal bzw. Suspended Particle Devices).

Zur prinzipiellen Anwendung können photoelektrochrome Verglasung, Elektrochrome Verglasungen und deren Weiterentwicklungen kommen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Wärmefluidrohre 5 nicht nur in geraden Rohrstrecken im mit temporär abgelenkten Dauerstrich an das Absorptionsblech 3 anzuschweißen, sondern auch in gebogenen Rohrstrecken. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich daher insbesondere mäanderförmige Wärmefluidrohre 5 ohne Absetzen des Lasers mit temporär abgelenkten Dauerstrichverfahren mit einem Absorberblech 3 verschweißen.

Da im Vergleich zu Verfahren nach Stand der Technik, in denen beim Laserschweißen mit Dauerstrich gebogene Rohrstrecken nicht an das Absorberblech angeschweißt werden, das gesamte Rohr in einem Zug, d.h. ohne Absetzen und Verfahren des Lasers an eine andere Stelle, an das Absorberblech geschweißt werden kann, kann die Fertigungszeit verkürzt werden. Es ist keine Amplitudenbildung der Strahlenquelle erforderlich, welche zu längeren Prozesszeiten und zu festen Verbindungsabständen führt. Dies verringert die Kosten und ermöglicht eine industrielle Fertigung in deutlich höheren Losgrößen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Schweißgeschwindigkeiten von bis zu 50 m/min erzielt werden. Zudem sind erst durch das Verfahren konstruktive Flexibilität und gestalterische Freiheitsgrade möglich, um individuellen Problematiken hinsichtlich

Werkstoffeigenschaften, Geometrie und Materialstärken entgegenzuwirken. Die Lebensdauer, Qualität und Effizienz des Absorbers erhöht sich.

Durch geeignetes Einstellen der Parametrisierung der Optik und/oder des Einstrahlwinkels und/oder der Fokussierung des Laserstrahls und/oder der Leistungscharakteristik des Lasers und/oder der Materialzuführung beim Schweißen lässt sich bei Verwendung eines Diodenlasers erreichen, dass auch im Bereich gebogener Rohrstrecken mit temporär abgelenkten Dauerstrich stoff- und kraftschlüssig geschweißt werden kann, ohne Löcher oder ähnliches in das Material und in die Schweißnaht einzubringen oder die Beschichtung zu zerstören. Dadurch erhöht sich die Beständigkeit des Absorbers, selbst nach vielen thermischen Lastwechseln, was seine Lebensdauer verlängert, selbst unter extremen Bedienungen.

Außerdem erhöht sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Prozesssicherheit der Fertigung bei hohem Durchsatz, und die Ausschussquote kann so verringert werden.

Während des Verschweißens kann insbesondere das Wärmefluidrohr 5, aber auch das Absorberblech 3, unter mechanische Spannung gesetzt werden. Die mechanische Spannung kann helfen, den Schweißvorgang zu vereinfachen und eine qualitativ hochwertigere Schweißnaht zu erzielen.

Bei allen Vorteilen des Verfahrens ist ein Weiterer, die beschichtete Oberfläche 4 des Absorberbleches 3 völlig frei von Schweißnähten zu halten, was im Hinblick auf die Optimierung der zur Absorption der Sonnenstrahlung nutzbaren Fläche und der Widerstandsfähigkeit der Beschichtung gegen Umwelteinflüsse vorteilhaft ist und den Anforderungen des Marktes entspricht.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Anrampen vor der Dauerstrichschweißung erfolgen. Durch das Anrampen kann vermieden werden, dass während des An- und Abfahrens des Diodenlasers ein zu hohes Energiepotential des Laserstrahls hervorgerufen wird, das sich

dahingehend äußern würde, dass das Material im Bereich des Anfangs und des Endes der Schweißnaht an der Oberfläche aufgeworfen wird und die Beschichtung beschädigt und ggf. Löcher entstehen oder das Material in sich geschwächt wird.

In dem beschriebenen Verfahren kann beim Schweißen auch eine Zufuhr von Schweißmaterial in den Bereich, in dem die Schweißverbindung entstehen soll, erfolgen.

Auf Grund der nur äußerst geringen Beanspruchung der Materialien und der Absorberfläche und der möglichen hohen Schweißgeschwindigkeiten erweist sich das beschriebene Verfahren auch beim Herstellen von Absorberfinnen, also Absorbern oder Absorberelementen, die einen langen schmalen Absorberblechstreifen mit daran angeschweißtem Wärmefluidrohr umfassen, als vorteilhaft. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an dem langen schmalen Absorberblech zumeinst nahezu mittig über seine gesamte Länge ein gerades Rohr angeschweißt. Statt des geraden Rohres kann jedoch grundsätzlich auch ein mäanderförmiges Rohr angeschweißt werden.

Die Absorberfinne kann zusammen mit wenigstens einer weiteren Absorberfinne zu einem sog. Streifen- oder Finnenabsorber zusammengesetzt werden, in dem wenigstens zwei Absorberfinnen nebeneinander angeordnet sind. Die Wärmefluidrohre der Absorberfinnen münden dann an beiden Enden jeweils in ein gemeinsames Verteiler- bzw. Sammelrohr, aus dem Wärmefluid in die einzelnen Wärmefluidrohre Verteilt bzw. aus den einzelnen Wärmefluidrohren gesammelt wird.

Statt die Absorberfinne zum Aufbau eines Streifen- oder Finnenabsorbers zu verwenden, kann sie auch zum Aufbau eines Vakuumabsorbers herange- zogen werden. Hierzu wird die Absorberfinne in eine Glasröhre eingebracht, die anschließend an beiden Enden gasdicht verschlossen und evakuiert wird. Die Enden des Wärmefluidrohres ragen nach dem Einbringen in die Glasröhre aus den verschweißten Enden heraus und werden in ein bspw.

gebohrtes Verteiler- bzw. Sammelrohr eingelötet. Bei entsprechenden Abmessungen der Röhre im Verhältnis zur Abmessung der Absorberfinnen können ggf. zwei oder mehr Absorberfinnen nebeneinander in die Röhre eingebracht werden.