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PATENTANSPRÜCHE
1. Reflektor, dadurch gekennzeichnet, dass er aus schnitzförmigen Segmenten zusammengesetzt ist, die im Querschnitt gebogen sind und in der Aufsicht die Form eines Kreisringsektors aufweisen.
2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente aus Guss hergestellt sind.
3. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvexflächen der Segmente Rippen aufweisen, zur Verzugsreduktion sowie zur Schwingungsunterdrückung bei der Herstellung der Segmente, wobei die Rippen vorzugsweise als Kreuzmuster angeordnet sind.
4. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente an den radialen Rändern, auf die Konvexseite hin aufragend, Randverstärkungen mit Verbindungsvorrichtungen zur Verbindung der Segmente untereinander aufweisen.
5. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er paraboloidförmig ausgebildet ist, und dass der Paraboloid-Brennpunkt wenigstens nahezu in der senkrecht zu dessen Achse stehenden Paraboloid-Abschlussebene angeordnet ist.
6. Verfahren zur Herstellung des Reflektors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Segmente aus Metall giesst, ihre Konkavflächen mittels entsprechend konvex ausgeformter Abschreckplatten härtet, dann vor der Zusammensetzung der Segmente zum Reflektor und/oder darnach die konkave Spiegeloberfläche veredelt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der Zusammensetzung der Segmente auf die Spiegeloberfläche erst eine Kunststoffschicht aufbringt, dann Aluminium aufdampft und schliesslich wiederum eine Kunststoffschicht aufbringt und/oder Siliciumdioxid- oder -trioxid aufdampft, oder dass man die Veredlung in einem Stanadbad oder mit einer Nikalschicht vornimmt.
8. Verwendung des Reflektors nach Anspruch 1 für Sonnensimulatoren.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reflektor, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Verwendung desselben.
Beim Aufbau grossflächiger, kompakter Reflektoren, wie beispielsweise für Lichtstrahlung, stellt sich das Problem, eine exakte Reflektorgeometrie zu erzielen, die auch über längere Zeit verzugslos sichergestellt ist. Zudem kann mit herkömmlichen Einrichtungen ein solcher Reflektor nur mit grössten Schwierigkeiten in einem Stück gefertigt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reflektor vorzugschlagen, der auch bei grossflächiger Ausgestaltung ohne weiteres mit herkömmlichen Werkzeugmaschinen hergestellt werden kann.
Zu diesem Zweck zeichnet er sich dadurch aus, dass er aus schnitzförmigen Segmenten zusammengesetzt ist, die im Querschnitt gebogen sind und in der Aufsicht die Form eines Kreis ringsektors aufweisen.
Damit ist es möglich, einen grossflächigen Reflektor aufzubauen von äusserst präziser Geometrie.
Bei der Behandlung der Reflektoroberfläche stellt sich weiter das Problem, eine zweidimensional gewölbte Oberfläche zu vergüten.
Zu diesem Zweck zeichnet sich das Verfahren zur Herstellung des Reflektors dadurch aus, dass man die Segmente aus Metall giesst, ihre Konkavflächen mittels entsprechend konvex ausgeformter Abschreckplatten härtet, dann vor der Zusammensetzung der Segmente zum Reflektor und/oder darnach die konkave Spiegeloberfläche veredelt.
Ein solcher Reflektor eignet sich dank seiner realisierbaren Grossflächigkeit insbesondere für die Verwendung mit Sonnensimulatoren.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hohlspiegelsegmentes,
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Konvexfläche eines Spiegelseg mentes gemäss Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines mit Segmenten gemäss den Fig. 1 und 2 aufgebauten Reflektors,
Fig. 4a, b je einen Querschnitt durch verschieden dimen sionierte Paraboloid-Reflektoren mit je darunter aufgetrage nem, qualitativem Lichtintensitätsverlauf bei im Brennpunkt vorgesehener Lichtquelle.
In den Fig. 1 bis 3 ist der Aufbau eines grossflächigen Re flektors 1 dargestellt. Er ist aus einer Mehrzahl von Segmenten
3 zusammengestellt, welche z.B. für einen Parabolspiegel, im
Aufriss kreissegmentförmig und im Seitenriss entsprechend der gewünschten Spiegelform, hier also entsprechend einem Par abelast gekrümmt sind. An den beispielsweise parabolisch ge krümmten Seitenflächen weist jedes der Segmente je auf die konvexe Seite hin vorspringende Ränder 5 auf, die sich entlang den ganzen Seitenflächen des Segmentes 3 erstrecken. Die Seg mente 3 sind aus einer Gusslegierung oder aus Kunststoff gefer tigt. Bei Verwendung von Gusslegierungen kann beispielsweise ein gasdichter Si-armer Guss verwendet werden.
Die Spiegeloberfläche 7 der Segmente 3, welche konkav gekrümmt ist, wird vergütet, beispielsweise mittels Abschreck platten gehärtet. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die zweidimensional gekrümmten Konkavflächen der Segmente verzugsfrei zu härten. Auf der Aussenseite der Segmente 3, d.h.
auf der konvex gekrümmten Fläche 8 sind Querveriippungen 9 in Form eines Kreuzmusters angeordnet. Diese Querverrippun gen 9 sind mit dem Segment 3 einteilig gegossen. Solche Quer verrippungen 9 eignen sich vorzüglich, um bei späteren Oberflä chenbearbeitungen der Segmente, insbesondere bei spahnabhe bender Bearbeitung auftretende Schwingungen zu unter drücken.
In den vorspringenden Rändern 5 sind Bohrungen 11 ange ordnet, durch welche Schraubbolzen 13 für die Zusammenset zung des Spiegels 1 eingeführt werden. Die Spiegeloberfläche des einmal zusammengestellten Reflektors 1 wird gesamthaft veredelt. Dabei kann die Oberfläche beispielsweise erst kunst stoffbeschichtet werden, worauf eine Aluminiumschicht aufge dampft wird, und worauf zuletzt wiederum eine Kunststoff schicht aufgebracht wird oder aber eine Silicium-Dioxyd oder -Trioxydschicht aufgedampft wird. Die Spiegeloberfläche kann im weiteren auch in einem Stanadbad oder mit einer Nickal
Schicht veredelt werden. Mit Hilfe der erwähnten Verfahren wird eine hochreflektierende Spiegeloberfläche erzeugt.
Die Segmente 3 können an ihren breiteren Enden mit einem kreisringsegmentförmigen Rand 14 versehen sein, so dass beim zusammengestellten Reflektor 1 eine kreisringförmige Abstützfläche 15 gebildet wird.
Mit Hilfe dieser Segmente 3 ist es möglich, grossflächige
Reflektoren herzustellen. Es wurden so Reflektoren mit einem
Durchmesser von 2,8 m in Gussbauweise realisiert. Für lei stungsstarke Strahler, bei denen eine grossflächig homogene, parallele Strahlung angestrebt wird, z.B. bei Hochleistungs strahlern ist es unumgänglich, solch grossflächige Reflektoren zu verwenden. Durch die oben beschriebene Technik können nun Reflektoren bereitgestellt werden, die geometrisch äusserst präzis, optimal reflektierende Oberflächen aufweisen und dank des möglichen grossflächigen Aufbaus für solche Strahler äus serst geeignet sind.
Anderseits lassen sich die beschriebenen Reflektoren auch in Empfangsanlagen verwenden, indem bei spielsweise bei einem paraboloidförmigen Reflektor im Brennpunkt eine entsprechende Optik, beispielsweise eine Fischaug optik, angeordnet wird, so dass der Reflektor zusammen mit
der entsprechenden Optik eine hohe Lichtverstärkung ergibt und so beispielsweise zur Wolkenhöhenmessung verwendet werden kann.
In einem aktiven Strahler verwendet, wird eine Strahlungsquelle im Brennpunkt eines paraboloidförmig ausgebildeten, wie oben beschrieben aufgebauten Reflektors angeordnet. Dessen Dimensionierung soll anhand der Fig. 4a und 4b erläutert werden.
In diesen Figuren ist je schematisch ein Längsschnitt durch den paraboloidförmigen Reflektor 1 dargestellt. Im Brennpunkt des Paraboloids ist je ein punktförmiger Strahler angeordnet.
Im Unterschied zu Fig. 4b überragt das Paraboloid in Fig. 4a eine Querebene E, die senkrecht zur Paraboloidachse steht und durch den Brennpunkt F geht.
Unmittelbar unterhalb der Paraboloid-Längsschnitte ist die resultierende Strahlungsintensität I (x) über den Abstand x von der Paraboloidachse aufgetragen. Aus der Gegenüberstellung der beiden Intensitätsverläufe ist ersichtlich, dass sich dann eine wesentlich gleichmässigere Intensitätsverteilung unter dem Reflektor 1 ergibt, wenn sich das Paraboloid lediglich bis zur Ebene E oder wenigstens bis in einen Bereich erstreckt, in welchem die Ebene E das Paraboloid schneidet.
Ein solcher Reflektor eignet sich vorzüglich in der Verwendung für Sonnensimulatoren in Prüfständen zur Austestung von Sonnenkollektoren.
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PATENT CLAIMS
1. reflector, characterized in that it is composed of carved segments that are curved in cross section and have the shape of a circular ring sector when viewed from above.
2. Reflector according to claim 1, characterized in that the segments are made of cast iron.
3. A reflector according to claim 1, characterized in that the convex surfaces of the segments have ribs for reducing distortion and for suppressing vibrations in the production of the segments, the ribs preferably being arranged in a cross pattern.
4. Reflector according to claim 1, characterized in that the segments on the radial edges, projecting towards the convex side, have edge reinforcements with connecting devices for connecting the segments to one another.
5. A reflector according to claim 1, characterized in that it is paraboloid-shaped, and that the paraboloid focal point is at least almost arranged in the paraboloid end plane perpendicular to its axis.
6. A method for producing the reflector according to claim 1, characterized in that the segments are cast from metal, their concave surfaces are hardened by means of appropriately convex quenching plates, then refined before the composition of the segments to form the reflector and / or thereafter the concave mirror surface.
7. The method according to claim 6, characterized in that after the composition of the segments on the mirror surface first a plastic layer is applied, then aluminum is deposited and finally a plastic layer is applied and / or silicon dioxide or silicon dioxide is evaporated, or that the finishing in a Stanad bath or with a nikal layer.
8. Use of the reflector according to claim 1 for sun simulators.
The present invention relates to a reflector, a method for its production and the use thereof.
When building large-area, compact reflectors, such as for light radiation, the problem arises of achieving an exact reflector geometry that is ensured without delay even over a long period of time. In addition, such a reflector can be manufactured in one piece with great difficulty with conventional devices.
The object of the present invention is to propose a reflector which can be easily produced with conventional machine tools even with a large-area design.
For this purpose, it is characterized by the fact that it is composed of carved segments that are curved in cross section and have the shape of a circular ring sector when viewed from above.
This makes it possible to build a large-area reflector with extremely precise geometry.
When treating the reflector surface, there is also the problem of tempering a two-dimensionally curved surface.
For this purpose, the method for producing the reflector is characterized in that the segments are cast from metal, their concave surfaces are hardened by means of appropriately convex quenching plates, and then the concave mirror surface is refined before the segments are combined to form the reflector and / or.
Such a reflector is particularly suitable for use with sun simulators thanks to its large area.
The invention is subsequently explained, for example, using figures.
Show it:
1 is a perspective view of a concave mirror segment,
2 is a plan view of the convex surface of a mirror segment according to FIG. 1,
3 is a perspective view of a reflector constructed with segments according to FIGS. 1 and 2,
4a, b each have a cross section through differently dimensioned paraboloid reflectors, each with a lower, qualitative light intensity profile with a light source provided in the focal point.
1 to 3, the structure of a large Re reflector 1 is shown. It is made up of a plurality of segments
3, which e.g. for a parabolic mirror, in
Aufriss are circular segment-shaped and curved in the side elevation according to the desired mirror shape, so here according to a par. On the, for example, parabolically curved side surfaces, each of the segments has edges 5 projecting towards the convex side, which extend along the entire side surfaces of segment 3. The Segments 3 are made of a cast alloy or plastic. When using cast alloys, for example, a gas-tight low-Si cast can be used.
The mirror surface 7 of the segments 3, which is concavely curved, is tempered, for example hardened by means of quenching plates. In this way it is possible to harden the two-dimensionally curved concave surfaces of the segments without warping. On the outside of segments 3, i.e.
On the convexly curved surface 8, cross-ties 9 are arranged in the form of a cross pattern. This Querverrippun gene 9 are cast in one piece with the segment 3. Such cross ribbing 9 are excellent to suppress surface vibrations occurring at later surface treatments of the segments, especially in spahnabhe bender processing.
In the projecting edges 5 holes 11 are arranged through which bolts 13 for the composition of the mirror 1 are inserted. The mirror surface of the reflector 1, once assembled, is finished as a whole. For example, the surface can first be plastic-coated, whereupon an aluminum layer is vapor-deposited, and finally a plastic layer is finally applied or a silicon dioxide or oxide layer is vapor-deposited. The mirror surface can also in a Stanadbad or with a Nickal
Layer to be refined. With the help of the above-mentioned methods, a highly reflective mirror surface is generated.
The segments 3 can be provided at their wider ends with an annular segment-shaped edge 14, so that an annular support surface 15 is formed in the assembled reflector 1.
With the help of these segments 3 it is possible to use large areas
Manufacture reflectors. So there were reflectors with one
Diameter of 2.8 m realized in cast construction. For powerful emitters where homogeneous, parallel radiation is desired, e.g. With high-performance spotlights, it is essential to use such large-area reflectors. The technology described above can now be used to provide reflectors which are geometrically extremely precise, have optimally reflecting surfaces and, owing to the possible large-area structure, are extremely suitable for such spotlights.
On the other hand, the described reflectors can also be used in reception systems by, for example in the case of a paraboloid-shaped reflector, a corresponding optic, for example a fisheye optic, being arranged in the focal point, so that the reflector together with
the corresponding optics result in high light amplification and can thus be used, for example, for cloud height measurement.
When used in an active radiator, a radiation source is arranged at the focal point of a paraboloid-shaped reflector constructed as described above. Its dimensioning will be explained with reference to FIGS. 4a and 4b.
In these figures, a longitudinal section through the paraboloidal reflector 1 is shown schematically. At the focal point of the paraboloid there is a spotlight.
In contrast to FIG. 4b, the paraboloid in FIG. 4a projects beyond a transverse plane E which is perpendicular to the paraboloid axis and passes through the focal point F.
The resulting radiation intensity I (x) is plotted directly below the paraboloid longitudinal sections over the distance x from the paraboloid axis. It can be seen from the comparison of the two intensity profiles that the intensity distribution under the reflector 1 is much more uniform if the paraboloid extends only to plane E or at least to an area in which plane E intersects the paraboloid.
Such a reflector is particularly suitable for use in solar simulators in test benches for testing solar collectors.