DE3134690A1 - Solarenergiereflektorplatte und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

• Solarenergiereflektorplatte und Verfahren zu
• ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine Solarenergiereflektorplatte sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
• Bekanntlich kann die Solarenergie in vielen Anwendungsbereichen als Energie- und Wärmequelle verwendet werden. Für die praktische Ausnutzung der Solarenergie ist es üblich, eine große Anzahl von Reflektoren zu verwenden, um die Energie zu empfangen und auf einen Kollektor zu übertragen. Der Kollektor erhält die vom Reflektor reflektierte Energie und heizt ein umlaufendes Medium, beispielsweise Wasser oder Ol, auf.
• Solche Solarenergieflächen bzw. -platten haben eine Vielzahl von Formen und sind in der Regel sehr kompliziert gebaut,-so daß sie für die Massenherstellung nicht geeignet sind.
• Die Erfindung bezieht sich auf derartige Platten mit Reflektoren, nicht jedoch auf die übrigen Teile des Systems zur Gewinnung von Solarenergie.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Sonnenenergiereflektorplatte zu schaffen, bei welcher kritische Herstellungstoleranzen auf ein Minimum reduziert sind, so daß sie für die Massenfertigung geeignet sind, und die aufgrund eines Verbundaufbaues von Tragteil und Reflektor relativ fest bzw. steif ist, jedoch geringe Biegungen oder Dimensionsänderungen ohne Reißen zuläßt.
• Diese aufgabe wird durch eine Solarenergiereflektroplatte gelöst, welche ein Tragwerk, welches ein Metallpreßteil sein kann, zum Tragen eines Reflektorelements aufweist, das aus einem Spiegel bestehen kann. Dabei ist der Reflektor an dem Tragwerk mittels eines geeigneten Haftmittels befestigt, welches ein elastomeres Material aufweist. Das zwischen dem Tragwerk und dem Reflektor angeordnete flexible elastomere Material ist bei einer Ausführungsform ein relativ dünner flexibler Klebstoffüberzug, bei einer anderen Ausführungsform ein relativ starkes Urethanschaummaterial. Im einzelnen ist die Ausgestaltung der Solarenergie reflektierenden Platten in den Ansprüchen 1 bis 5 beschrieben. Das zur Herstellung, Formung und Verbindung der die Platte bildenden Teile vorgesehene Verfahren ist im einzelnen in den Ansprüche 6 bis 8 erläutert.
• Zur Durchführung des Verfahrens werden entsprechende Einrichtungen verwendet.
• Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 isometrisch eine Solarenergiereflektorplatte gemäß der Erfindung; Fig. 2 die Platte von Fig. 1 von hinten; Fig. 3 den Schnitt 3-3 von Fig. 2; Fig. 4 den Schnitt 4-4 von Fig. 2; Fig. 5 den Schnitt 5-5 von Fig. 2; Fig. 6 eine Montagevorrichtung und zugehörige Elemente zur Formung und Verbindung der in Fig. 1 gezeigten Elemente; Fig. 7 den Schnitt 7-7 von Fig. 6; Fig. 8 in einer Schnittansicht das Inkontaktbringen eines Tragwerks mit einem Reflektor bei einer Zwischenstufe zur Herstellung der Solarenergiereflektorplatte von Fig. 1; Fig. 9 in einer Ansicht wie Fig. 8 einen weiteren Arbeitsschritt nahe dem Fertigungsende der Platte von Fig. 1; Fig. 10 eine Rückansicht~einer weiteren Ausführundform einer SolarenergiereElektorplatte; Fig. 11 den Schnitt 11-11 von Fig 10; Fig. 12 in einer Schnitansicht das Inkontaktbringen eines Reflektors mit einer Vakuumeinrichtung einer Montagevorrichtuag als Arbeitsschritt bei der Herstellung der Solarenergiereflektorplatte von Fig. 10; und Fig. 13 und 14 in Ansichten wie Fig. 12 zusätzliche Arbeitsschritte in der Nähe des Fertigungsendes der Solarenergiereflektorplatte von Fig. 10.
• Die in Fig. 1 gezeigte Solarenergiereflektorplatte 10 hat einen Spiegel 12 und ein Tragwerk 14, zwischen denen ein elastomeres bindendes Material 16 angeordnet ist. Das Material 16 hat einen mehrfachen Zweck. Es dient als Bindemittel und ermöglicht eine Verbindung der Teile trotz bestimmter Unregelmäßigenkeiten in den Abmessungen. Außerdem gibt es eine bestimmte Flexibilität bezüglich Abmessungsänderungen des Spiegels aufgrund sich ändernder Temperaturen.
• Die Platte 10 kann eine Platte aus einer Reihe von Platten sein, welche an einem Ständer befestigt ist und für die Aufnahme der maximalen Sonnenenergiemenge bewegt werden kann. Gewöhnlich ist die Platte zwischen ihren Rändern etwa 1 m. breit und etwa 2 m lang. Die Anordnung und die Tragkonstruktion oder die Einrichtungen zum Bewegen der Platte 10 brauchen nicht näher erläutert zu werden.
• Der Spiegel oder Reflektor 12 kann aus einer beliebigen Anzahl von verwendbaren Materialien ausgewählt werden, beispielsweise aus chemisch verstärktem Glas, Durchhangformglas oder Formglas. Das Glas kann flexibel oder massiv sein. Das Metalltragwerk 14 kann eine Stahlpreßplatte sein, die die für die Solarenergiereflektorplatte 10 erforderliche strukturelle Steifigkeit hat.
• Wie aus den Fig. 2 bis 5 zu ersehen ist, wird der Reflektor oder Spiegel 12.der Platte 10 von einer Tragrahmenkonstruktion 18 gehalten. Die Tragrahmenkonstruktion 18 hat eine Vielzahl von mit rechteckigen offenen Bereichen versehenen Plattentrageiementen 20, die durch geeignete Mittel an dem Tragwerk 14 aus Metall befestigt sind. Das Plattentragelement 20 erstreckt sich seitlich über das Tragwerk 14 aus Metall. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sieht man, daß die Plattentragelemente 20 sechs Reihen von jeweils drei Platten aufweisen.
• In den Fig. 3, 4 und 5 ist die spezielle Form eines besonderen Plattentragelements 20 gezeigt. Zwischen der Außenseite der Platte und dem Tragwerk 14 aus Metall ist dabei ein Raum vorgesehen. Die Ränder oder Enden der Plattentragelemente 20 sind in geeigneter Weise an dem Tragwerk 14 durch Schweißen oder mittels anderer geeigneter Verfahren befestigt. Die spezielle gezeigte Gestalt bildet eine besonders feste Abstützung für die Solarenergiereflektorplatte 10. Um ein Befestigen an einer Traverse oder Halteeinrichtung zu ermöglichen, sind an dem Rahmen eine Mutter 25 und eine Platte 27 befestigt.
• Anhand der Figuren 6 bis 9 werden verschiedene Einrichtungen und Maßnahmen für die Montage der Teile der Solarenergiereflektorplatte 10 erläutert. Mit einer Montagevorrichtung 22, welche eine Vielzahl von Öffnungen 24 hat, ist eine Vakuumquelle 26 verbundene so daß das Vakuum auch in.den Öffnungen 24 vorhanden ist. Die Montagevorrichtung 22 ist so ausgebildet, daß sie die Teile auf sich formen und halten kann.
• Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird das Tragwerk 14 aus Metall in Kontakt mit der Oberseite der Montagevorrichtung 22 gebracht. Um den Umfang der Montagevorrichtung 22 herum verläuft eine mit ihr verbundene Gummidichtung 28, so daß ein gutes Vakuum geschaffen werden kann, wenn das Tragwerk 14 aus Metall in Kontakt mit der Montagevorrichtung 22 gebracht ist. Das Tragwerk 14 ist so vorgeformt, daß es in seiner Form grob dem oberen Aufbau der Montagevorrichtung 22 entspricht.
• Mit dem Tragwerk 14 wird zum Schließen der Montagevorrichtung 22 ein bewegliches Element in Kontakt gebracht, das zwar nicht in Fig. 6, jedoch in in Fig. 14 dargestellt ist.
• Wenn die Montagevorrichtung 22 geschlossen-ist, wird das Tragwerk 14 aus Metall um ihren Umfang herum in Kontakt mit der Kautschukdichtung 22 gedrückt, wodurch die Ränder des Tragwerks 14 aus Metall an der Montagevorrichtung 12 abgedichtet sind. Zu diesem Zeitpunkt wird der Umfang des Tragwerks 14 fest gegen die Dichtung 28 gedrückt gehalten. Dabei zieht das Vakuum das Tragwerk 14 so gegen die Montagevorrichtung, daß es sich genau deren Kontur anpaBt. Dann wird der bereits -insgesamt der Form der Montagevorrichtung 22 entsprechend vorgeformte Tragrahmen 18 auf das Tragwerk 14 gedrückt. An der Rückseite des Tragrahmens 18 ist ein Haftmaterial 30 angeordnet, das an das Tragwerk 14 aus Metall angedrückt wird, wodurch der in Fig. 9 gezeigte Endaufbau gebildet wird.
• Wenn die Stützkonstruktion bestehend aus Tragwerk 14 aus Metau und der Tragrahmen 18 aneinander befestigt sind, werden die-miteinander verbundenen Teile von der Montagevorrichtung abgenommen. Dann wird der Spiegel 12 auf die Montagevorrichtung 22 gelegt und darauf in der beschriebenen Weise mittels Vakuum gehalten. Auf die Rückseite des Spiegels 12 wird ein geeignetes elastomeres Haftmaterial aufgesprüht.
• Das Haftmaterial kann mittels geeigneter Einrichtungen verspruht werden und Wulste aufweisen, so daß verhindert wird, daß sich Luftblasen bilden, wenn das Tragwerk 14 an dem Spiegel 12 befestigt wird. Um die Umfänge der miteinander verbundenen Teile herum kann eine nach unten wirkende Haltevorrichtung angeordnet werden, bis die richtige Bindung zwischen den Elementen errreicht ist Bei der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Ausführungsform einer Solarenergiereflektorplatte 31 entfällt das Tragwerk 14 aus Metall von Fig. 1. Statt dessen wird ein rückseitiges Tragwerk 32 vorgesehen, welches in der gezeigten Weise geformt sein kann und die Hauptabstützung für den Reflektor oder den Spiegel 34 bildet. Das rückseitige Tragwerk 32 bildet den Hauptträger des Spiegels 34. Während der Montage des Tragwerks 32 und des Spiegel; 34 wird ein Urethanschaummaterial 36 in den Bereich zwischen dem Tragwerk 32 und dem Spiegel 34 eingebracht. Dabei wird der Urethanschaum 36 in den Raum zwischen dem Spiegel 34 und dem Tragwerk 32 eingepumpt oder eingeführt. In den Fig. 12, 13 und 14 sind verschiedene Montageschritte für die Solarenergiereflektorplatte der Fig. 17 und 12 dargestellt.
• Die Montagevorrichtung 22, die identisch zu der in Fig. 6 gezeigten sein kann, erzeugt ein Vakuum, und hält oder formt die zugeordneten Elemente. Zuerst wird durch die Montagevorrichtung 22 das Tragwerk 32 in ähnlicher Weise vorgeformt, wie dies anhand des Tragwerks 14 aus Metall beschrieben wurde. Nach dieser Formgebung wird das Tragwerk 32 von der Montagevorrichtung abgenommen. Dann wird der Spiegel 34 auf die Montagevorrichtung 22 aufgebracht. Der Spiegel 34 wird um seinen Umfang herum nach unten gedrückt, um den Rand des Spiegels 34 an der Montagevorrichtung 22 abzudichten. Ein über die öffnungen 24 anliegendes Vakuum zieht dann den Spiegel 34 an. Anschließend wird das Tragwerk 32 positioniert (Fig. 13) und gegen den Spiegel 34 gedrückt, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist. Das Tragwerk 32 wird durch das Oberteil 38 der Montagevorrichtung 22 gehalten, welches Aussparungen hat, damit es der Form des Tragwerks 32 entspricht.
• Teile des Tragwerks 32 weisen Öffnungen 40 auf, in denen eine Düse 42 aufgenommen ist, welche sich durch das Oberteil 38 erstreckt und mit einer Quelle aus unter Druck stehendem Schaum verbunden ist. Wenn das Tragwerk 32 in Position gegen den Spiegel 34 gehalten wird, wird das Schaummaterial 44 in dem Raum dazwischen eingeführt. Das Schaummaterial 44 ist vorzugsweise so beschaffen, daß es eine Bindung mit dem Spiegel 34 und dem Tragwerk 32 bildet.
• Aufgrund der Eigenschaften des Kunststoffschaums ist es möglich, Unregelmäßigkeiten sowohl in der Platten- als auch der Spiegeifläche auszugleichen. Es besteht keine Wahrscheinlichkeit für ein Reißen des Spiegels, wenn er sich der Form des rückwärtigen Tragwerks anpassen will. Die Flexibilität des Urethanschaums ermöglicht außerdem, daß sich der Spiegel etwas bewegen kann, um Temperaturändarungen und dergleichen aufzunehmen.
• Das Schaummaterial oder das Kunststoffbindemittel füllt den Hohlraum zwischen der Stahlplatte und der Spiegelfläche und bildet das Bindemittel, mit welchem der Spiegel an dem Tragwerk aus Metall gehalten wird. Gleichzeitig ermöglicht es eine Abmessungsregulierung des Spiegels, nachdem die Härtung erfolgt ist.
• Bei der Massenherstellung wird eine als Karussel gebaute Montagevorrichtung verwendet, welche sechs Stationen aufweist. Diese Anordnung ermöglicht das Beladen in einer ersten Station und das Schäumen in einer zweiten Station, wobei die übrigen vier Stationen erforderlich sind, um den Schaum zu härten, bevor die Platte aus der Montagevorrich- tung entfernt wird. Eine derartige Montagevorrichtung ermöglicht einen Ausstoß von etwa einer Anordnung pro Minute. Leerseite

Claims (8)

1. Patentansprüche 1. Solarenergiereflektorplatte, g e k:e n n z e i c h -n e t d u r c h ein gekrümmtes Reflektorelement (12; 34) zum Aufnehmen und Reflektieren von Sonnenstrahlen, durch ein gekrümmtes Tragwerk (14; 32) zum Halten des Reflektors (12, 34) und durch ein elastomeres Material (16; 36) zum Binden des Reflektors (12; 34) an dem Tragwerk (14; 32).
2. 2. Platte nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das elastomere Material (16, 36) eine Flexibilität hat, die die Aufnahme von Unregelmäßigkeiten in den Flächen zwischen dem gekrümmten Reflektorelement (12; 34) und dem gekrümmten Tragwerk (14; 32) ermöglicht, wenn diese miteinander verbunden werden.
3. 3. Platte nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein Raum zwischen dem Reflektorelement (34) und dem Tragwerk (32) vorgesehen ist, und daß in diesen Raum elastomeres Material in Form von Urethanschaummaterial injiziert ist
4. 4. Platte nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Reflektorelement (12; 34) einen Spiegel und das Tragwerk (14; 32) Metallblech aufweist.
5. 5. Platte nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h n e t d-u r c h Einrichtungen (30) an dem Tragwerk (14) zum Halten der Platte (10) an einem Tragrahmen (18) zum Richten der Bewegung der Platte (10).
6. 6. Verfahren zum Herstellen einer Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß eine gekrümmte Montagevorrichtung vorgesehen wird, die Einrichtungen zum Anlegen eines Vakuums durch Öffnungen in ihr und eine flexible Dichtung um ihren Umfang herum aufweist, daß ein gekrümmtes Reflektorelement auf der Montagevorrichtung abdichtend an der flexiblen Dichtung angeordnet wird, daß Vakuum durch die Öffnungen in der Montagevorrichtung angelegt wird, um das Reflektorelement darauf zu halten, und daß ein gekrümmtes Tragelement und Bindematerial an dem gekrümmten Reflektor befestigt werden, während er an der Montagevorrichtung durch das Vakuum -gehalten wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß zusätzlich Urethanschaummaterial in den Raum zwischen dem gekrümmten Reflektorelement und dem gekrümmten Tragelement injiziert wird, wobei -- -dieses- Material. das Bindematerial zwischen den Elementen bildet.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das gekrümmte Tragwerk auf der Montageeinrichtung im Dichtungeingriff mit der flexiblen Dichtung vor der Positionierung des Reflektorelements auf der Montagevorrichtung angeordnet wird, daß das Tragwerk an Ort und Stelle durch Anlegen eines Vakuums durch die öffnungen der Montagevorrichtung gehalten wird, daß an dem gekrümmten Tragwerk ein gegekrümmtes Plattentragelement befestigt wird, daß das Tragwerk und das Plattentragelement, die aneinander befestigt sind, von der Montagevorrichtung entfernt werden, und daß diese Anordnung an dem Reflektorelement befestigt wird, nachdem das Reflektorelement wieder auf der Montagevorrichtung positioniert und durch Anlegen eines Vakuums in dieser Position gehalten wird.