BE1013566A3 - Inrichting voor het benutten van zonne-energie en werkwijze voor het vervaardigen van een reflector daarvoor. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een inrichting voor het benutten van zonne-energie, die een aantal wentelebare evenwijdige reflectoren (1) bevat, een boven deze reflectoren (1) opgestelde collector die een leiding bevat waardoor fluïdum stroomt en een besturingsinrichting die middelen (15) om de reflectoren (1) te wentelen zo bestuurt dat ze zonnestralen kunnen terugkaatsen naar de collector. Elke reflector (1) bevat een drager en een erop bevestigde gebogen glazen spiegel (8) . De drager (9) wordt met een concave buitenzijde vervaardigd die overeenkomt met de buiging die de spiegel (8) moet bezitten, vervolgens wordt een vlakke spiegel (9) op deze buitenzijde geplaatst en tot slot wordt deze spiegel (8) tegen voornoemde zijde aangedrukt.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Inrichting voor het benutten van zonne-energie en werkwijze voor het vervaardigen van een reflector daarvoor. 



  Deze uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het benutten van zonne-energie, die een aantal evenwijdig aan elkaar gerichte, langwerpige reflectoren bevat, die wentelbaar zijn volgens een in hun lengterichting gerichte meetkundige wentelas, middelen om deze reflectoren te wentelen, minstens   een   boven deze reflectoren opgestelde collector die een leiding bevat waardoor fluidum stroomt en een besturingsinrichting die de middelen om de reflectoren te wentelen zo bestuurt dat ze zonnestralen kunnen terugkaatsen naar de collector. 



  Een dergelijke inrichting is beschreven in de internationale octrooiaanvrage WO 99/42765. 



  In deze inrichting zijn de reflectoren vlakke spiegels van bijvoorbeeld 0, 5 m breed, die onder tussenkomst van metalen geraamten zijn vastgemaakt op buizen die zieh volgens hun langsrichting, halverwege hun breedte, uitstrekken. 



  Deze buizen zijn door lagers gelagerd in een gestel zodanig dat ze de draaiassen voor deze spiegels vormen. 



  Op een zelfde buis kunnen twee of meer in elkaars verlengde gelegen vlakke spiegels zijn vastgemaakt. 



  Elke vlakke spiegel weerkaatst een bundel evenwijdige zonnestralen naar de buis van de collector waardoor het fluidum stroomt dat wordt opgewarmd. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 Het beste resultaat wordt uiteraard verkregen indien al de stralen van de bundel rechtstreeks op de buis vallen. Aangezien de diameter van de collectorbuis zo klein mogelijk moet zijn om warmteverliezen aan het oppervlak te beperken, zou dit voor gevolg hebben dat de spiegels zeer smal moeten zijn, waardoor de inrichting duur is. 



  Vandaar dat de collector meestal ook een spiegel bevat die de stralen die naast de buis vallen, naar deze buis terugkaatst. Deze spiegel of concentrator veroorzaakt evenwel schaduw op eronder gelegen reflectorspiegels, zodat ook deze concentratorspiegel zo klein mogelijk moet zijn. 



  De breedte die deze concentratorspiegel, of meer bepaald zijn naar onder gerichte opening, moet bezitten wordt vooral bepaald door de uiterste spiegelstroken die naar deze laatste weerkaatsen, aangezien deze spiegelstroken de grootste helling bezitten en dus de grootste hoek maken met het horizontale vlak. 



  In horizontale richting gezien, is de breedte van de stralenbundel des te groter naarmate de richting van de weerkaatste bundel verder afwijkt van de verticale. 



  Bij een oost-west richting van de spiegels, is het vooral in de winter, wanneer de zon het laagst staat, dat de helling van deze buitenste spiegelstroken het grootst is. 



  In de praktijk mogen de spiegels niet breder zijn dan 15 cm met een leiding in de concentrator met een diameter van 10 cm en niet breder dan 25 cm met een leiding met een diameter van 22 cm. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  Door de relatief kleine breedte van de spiegels is dus onder een collector, een groot aantal spiegels nodig die daarenboven allemaal moeten gewenteld worden om de zon te volgen. Hierdoor is deze inrichting vrij duur. 



  De uitvinding heeft een inrichting voor het benutten van zonne-energie als doel die deze nadelen niet bezit en eenvoudiger van constructie is. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat elke wentelbaar opgestelde reflector een drager bevat en een aan de bovenkant ertegen bevestigde glazen spiegel, waarbij minstens een aantal van de spiegels gebogen zijn. 



  Door glazen spiegel wordt hier een klassieke spiegel bedoeld bestaande uit een laag glas waarop aan de rugzijde een spiegelende laag, bijvoorbeeld van kwikzilver, en meestal   een   of meer beschermende lagen zijn aangebracht. 



  De spiegel die juist onder de concentrator is gelegen en die dus praktisch horizontaal is opgesteld, zou vlak kunnen zijn, maar bij voorkeur is ook deze spiegel nog licht gebogen. 



  De totale breedte van een spiegel kan ongeveer 1, 5 m bedragen. 



  De drager kan uit kunststof, bijvoorbeeld stijf kunststofschuim zoals polyurethaanschuim, vervaardigd zijn. 



  Deze drager, die bijvoorbeeld onder tussenkomst van steunbalken of dergelijke op een buis bevestigd is die zieh volgens de meetkundige wentelas uitstrekt, kan gemakkelijk zeer nauwkeurig vervaardigd worden, waarbij de buigingen 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 die de spiegels moeten hebben, door middel van een computer nauwkeurig kunnen worden bepaald en de dragers met een overeenstemmende holle zijde kunnen worden vervaardigd. 



  De uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze om een dergelijke reflector met een gebogen spiegel aangebracht op een drager, te vervaardigen. 



  Gebogen glazen spiegels worden totnogtoe vervaardigd door een vlakke glazen plaat in een oven de gewenste buiging te geven, waarna pas de spiegelende laag en eventuele beschermingslagen worden aangebracht. 



  Dit verwarmen of temperen van het glas is relatief duur. 



  Daarenboven is het aanbrengen van de spiegelende en andere lagen op een gebogen plaat moeilijker dan op een vlakke glazen plaat. 



  De uitvinding heeft tot doel een werkwijze te verschaffen waarmee de gebogen reflectoren op een eenvoudige manier kunnen worden vervaardigd. 



  Dit doel wordt door de uitvinding verwezenlijkt door de drager een concave buitenzijde te geven die overeenkomt met de buiging die de spiegel moet bezitten, vervolgens een vlakke glazen spiegel op deze buitenzijde van de drager te plaatsen en tot slot deze spiegel door bevestigingsmiddelen tegen voornoemde zijde aan te drukken. 



  De uitvinding maakt gebruik van de vaststelling dat de buiging die voor de sterkst gebogen spiegels nodig is nog kleiner is dan de buiging die een vlakke spiegel van nature kan maken zonder te breken. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



  Voor een spiegel van ongeveer 1, 5 m breedte is de natuurlijke doorbuiging in deze breedterichting meestal ongeveer 3 cm, hetgeen normaal meer is dan de maximale doorbuiging die nodig is. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een inrichting voor het benutten van zonne-energie en van een werkwijze voor het vervaardigen van een reflector daarvoor volgens de uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een vooraanzicht weergeeft van een inrichting voor het benutten van zonne-energie volgens de uitvinding ; figuur 2 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 met Fl is aangeduid ; figuur 3 een zicht in perspectief weergeeft van een spiegel uit de inrichting van figuur 1 tijdens de vervaardiging daarvan ; figuur 4 een zicht in perspectief weergeeft van de spiegel van figuur 3, na afwerking ;

   figuur 5 een doorsnede weergeeft volgens lijn V-V in figuur 4, op grotere schaal getekend. 



  De inrichting voor het benutten van zonne-energie weergegeven in figuur 1 bevat in hoofdzaak een aantal, in het weergegeven voorbeeld zestien reflectoren 1 die wentelbaar op een gestel 2 zijn vastgemaakt en een collector 3 die in het midden boven de groep reflectoren 1 aan een portalen 4 is opgehangen. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 De collector 3 bestaat uit een horizontale buis 5 waardoor op te warmen fluidum stroomt, bijvoorbeeld een stalen buis die omgeven is door een dubbelwandige glazen buis, tussen de wanden waarvan een vacuüm heerst, en een gebogen concenratorspiegel 6 die als een kap boven de buis 5 is opgesteld en de opgevangen zonnestralen naar de buis 5 weerkaatst. 



  Deze concentratorspiegel 6 is door beugels 7 aan de portalen 4 opgehangen. 



  De reflectoren 1 bestaan elk in hoofdzaak uit een in de dwarsrichting gebogen glazen spiegel 8 die bevestigd is tegen een drager 9 uit kunststofschuim, bij voorkeur uit polyurethaanschuim, die zelf gedragen wordt door een wentelbaar op het gestel 2 gemonteerde steun 10 die in het weergegeven voorbeeld bestaat uit een aantal dwarsbalken 11 die door beugels 12 vastgemaakt zijn op een door een metalen buis 13 gevormde as die gelagerd is in lagers 14 die op het gestel 2 aangebracht zijn. 



  De reflectoren 1 zijn samen wentelbaar door middelen 15 die middelen zijn om de buizen 13 te wentelen, in functie van de stand van de zon 16. Op een zelfde buis 13 kunnen meerdere in elkaars verlengde gelegen reflectoren 1 zijn vastgemaakt. 



  Deze middelen 15 bevatten bijvoorbeeld een kettingwiel 17 op elke buis 13 en een eindloze ketting 18 die zieh omheen de kettingwielen 17 en een kettingwiel 19 op de as van een motor 20 uitstrekt. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  De motor 20 wordt bestuurd door een besturingsinrichting 21 zodanig dat de reflectoren 1 de zon 16 volgen en zonnestralen terugkaatsen naar de collector 3. 



  Hij bezit bijvoorbeeld een breedte van 1, 5 m en een lengte van 2 m. 



  De spiegel 8 is zodanig gebogen dat hij de stralen die hij van de zon 16 ontvangt, enigszins concentreert en dus convergerend naar de concentratorspiegel 6 weerkaatst op zodanige wijze dat de bundel, ook wanneer de zon 16 haar laagste stand inneemt, en dus in de winter bij een oost-west opstelling van de reflectoren   l,   volledig binnen deze concentratorspiegel 6 terechtkomt. 



  De buiging is dus verschillend naargelang de ligging van de reflector 1 in de groep reflectoren 1. 



  Deze buiging is evenwel nooit groot en voor een spiegel 8 met een breedte van ongeveer 1, 5 m slechts maximum 30 mm. 



  De spiegels 8 kunnen dan ook ter plaatse gebogen worden en de reflectoren 1 kunnen als volgt worden vervaardigd : De buiging die een spiegel 8 moet hebben, wordt met een computer nauwkeurig bepaald en met een computer gestuurde machine wordt een matrijs gebouwd voor het vervaardigen van de drager 9 uit kunststofschuim. 



  Deze drager 9 wordt vervaardigd met een concave buitenzijde die dezelfde kromming heeft als de buiging die de spiegel 8 moet hebben. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 Deze drager 9 wordt op de dwarsbalken 11 geplaatst en doorheen de drager 9 worden in elke dwarsbalk 11 minstens drie bouten 22 geschoten. 



  Deze bouten 22 kunnen ook vooraf aan de dwarsbalken 11 vastgemaakt zijn, bijvoorbeeld eraan gelast indien de dwarsbalken 11 van metaal zijn, waarbij dan de drager 9 over de bouten 22 wordt geduwd. 



  De glazen spiegel 8 wordt vervaardigd als een vlakke spiegel maar wordt voorzien van evenveel gleuven 23 als er bouten 22 zijn. 



  De gleuven 23 zijn met hun lengterichting in de lengterichting van de spiegel 8 gericht, bezitten een breedte die iets groter is dan de diameter van een bout 22 en zijn zodanig gelegen dat ze over de bouten 22 passen. 



  De spiegel 8 wordt op de drager 9 geplaatst en op het uiteinde van elke bout 22 dat doorheen een gleuf 23 steekt, worden achtereenvolgens een elastische ring 24 en een metalen ring 25 aangebracht, waarna een moer 26 op de bout 22 wordt geschroefd en lichtjes wordt aangespannen. 



  De spiegel 8 zal automatisch de buiging aannemen overeenkomend met de kromming van de concave bovenzijde van de drager 9. 



  De reflector is dus op een relatief eenvoudige manier te vervaardigen en de spiegel moet niet vooraf thermisch worden behandeld om gebogen te worden. 



  Door de gleuven 23 en de gebruikte bevestigingsmiddelen, namelijk de bouten 22, met de ringen 24 en 25 en de moeren 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 26, is een uitzetting of inkrimping van de spiegels 8 in hun langsrichting en in mindere mate ook in hun dwarsrichting mogelijk. 



  De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke inrichting voor het benutten van zonne-energie en werkwijze voor het vervaardigen van een reflector daarvoor kunnen in verschillende varianten worden vervaardigd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (11)

Conclusies.

1. - Inrichting voor het benutten van zonne-energie, die een aantal evenwijdig aan elkaar gerichte, langwerpige reflectoren (1) bevat, die wentelbaar zijn volgens een in hun lengterichting gerichte meetkundige wentelas, middelen (15) om deze reflectoren (1) te wentelen, een boven deze reflectoren (1) opgestelde collector (3) die een leiding (5) bevat waardoor fluidum stroomt en een besturingsinrichting (21) die de middelen (15) om de reflectoren (1) te wentelen zo bestuurt dat ze zonnestralen kunnen terugkaatsen naar de collector (3), daardoor gekenmerkt dat elke wentelbaar opgestelde reflector (1) een drager (9) bevat en een aan de bovenkant ertegen bevestigde glazen spiegel (8), waarbij minstens een aantal van de spiegels (8) gebogen zijn.

2.-Inrichting volgens conclusie l, daardoor gekenmerkt dat alle spiegels (8) licht gebogen zijn.

3.-Inrichting volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de totale breedte van een spiegel (8) ongeveer 1, 5 m bedraagt.

4.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de drager (9) uit kunststof, vervaardigd is.

5.-Inrichting volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de drager (9) uit stijf kunststofschuim, bij voorkeur uit polyurethaanschuim is vervaardigd. <Desc/Clms Page number 11>

6.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de drager (9) onder tussenkomst van een steun (10) op een buis (13) bevestigd is die zieh volgens de meetkundige wentelas uitstrekt.

7.-Inrichting volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat de steun (10) een aantal dwarsliggers (11) bevat.

8.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat een gebogen spiegel (8) een vlakke spiegel is die door bevestigingsmiddelen tegen een concave zijde van de drager (9) wordt geduwd en zo wordt gebogen.

9.-Inrichting volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de bevestigingsmiddelen bouten (22) bevatten die doorheen gleuven (23) steken die in de lengterichting van de spiegel (8) gericht zijn.

10.-Inrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat de bouten (22) in steunen (10) onder de drager (9) zijn vastgemaakt en doorheen de drager (9) en de spiegel (8) steken, terwijl de bevestigingsmiddelen moeren (26) bevatten die op de boven de spiegel (8) uitstekende uiteinden van de bouten (22) zijn geschroefd en onder tussenkomst van minstens een elastische ring (24) tegen de spiegel (8) drukken.

11.-Werkwijze voor het vervaardigen van een reflector met een gebogen spiegel (8) aangebracht op een drager (9), daardoor gekenmerkt dat de drager (9) met een concave buitenzijde wordt vervaardigd die overeenkomt met de buiging die de spiegel (8) moet bezitten, vervolgens een vlakke glazen spiegel (9) op deze buitenzijde van de drager (9) wordt geplaatst en tot slot deze spiegel (8) door <Desc/Clms Page number 12> bevestigingsmiddelen (22-26) tegen voornoemde buitenzijde wordt aangedrukt.