CN107110561B - 利用充胀式聚焦集中器垫来集中太阳辐射的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使太阳辐射集中在吸收器(1′)中的设备(1)，所述设备带有充胀式聚焦集中器垫(2)，所述聚焦集中器垫具有配置了使太阳辐射射入的透光的入射窗(3)的盖膜元件(3″)和将聚焦集中器垫(2)分成至少两个空腔(4、5)的、用于使太阳辐射集中在吸收器(1′)中的反射膜(6)；带有回转装置(7)，利用所述回转装置能够使聚焦集中器垫(2)尤其绕其纵轴线回转；并且带有组装在回转装置(7)上的用于固持聚焦集中器垫(2)的固持装置(31)，所述固持装置(31)具有沿聚焦集中器垫(2)的纵向延伸的用于悬挂吸收器(1′)的上部纵梁(32)，其中，上部纵梁(32)布置在聚焦集中器垫(2)的基本上气密封闭的上部贯穿孔(34)上，其中，在固持装置(31)的上部纵梁(32)与回转装置(7)之间设置调节装置(48)，利用所述调节装置能够调整上部纵梁(32)与回转装置(7)之间的间距。

Description

利用充胀式聚焦集中器垫来集中太阳辐射的设备
本发明涉及一种用于将太阳辐射集中在吸收器上的设备，所述设备带有充胀式聚焦集中器垫，所述聚焦集中器垫具有配置了使太阳辐射射入的透光的入射窗的盖膜元件和将聚焦集中器垫分成至少两个空腔的、用于使太阳辐射集中在吸收器中的反射膜；带有回转装置，利用所述回转装置能够使聚焦集中器垫尤其绕其纵轴线回转；并且带有组装在回转装置上的用于固持聚焦集中器垫的固持装置，所述固持装置具有沿聚焦集中器垫的纵向延伸的用于悬挂吸收器的上部纵梁，其中，上部纵梁布置在聚焦集中器垫的基本上气密封闭的上部贯穿孔上。
由文献WO 2012/145774已知一种类型的用于使太阳辐射集中在反射器中的设备。所述设备具有充胀式聚焦集中器，所述聚焦集中器通过伸长的大体上圆柱形软管状的、由多个膜元件组成的包套构成。该垫件在顶侧上具有透明的用于使太阳辐射穿过的入射窗。此外还设置了反射膜，利用所述反射膜将垫件分成至少两个分隔的压力腔。反射膜具有反射面，利用所述反射面使射入的太阳辐射沿吸收器的方向聚焦。为了锚固聚焦集中器而设置锚固支架。锚固支架具有由多个追踪环组成的追踪系统，以便垫状的聚焦集中器追踪太阳路径。所述追踪系统具有多个包绕聚焦集中器垫的追踪环。在已知的实施方式中，吸收器借助伸长的吸收器悬挂部悬挂在锚固支架上。吸收器悬挂部在入射窗的区域中穿过聚焦集中器垫的固定孔。为了避免聚焦集中器垫的空气外漏，固定孔全面地封闭。为此目的设置了贴边系统，其中，聚焦集中器垫的邻接在固定孔上的部段围绕贴边卷边并且借助吸收器悬挂部的从内侧和外侧布置在聚焦集中器垫上的夹紧板被固定。由此，聚焦集中器垫在固定孔的区域中与吸收器悬挂部固定地相连，其中，作用在聚焦集中器垫上的力通过吸收器悬挂部消除。这种实施方式基本上被证明是非常有利的，从而将聚焦集中器垫保固持在期望的位置上。然而在长时间试验中发现，在聚焦集中器垫的运行中能量转化的效率随着时间推移而减小。
在WO 2012/083321 A1、CH 704 394 A2、US 2010/229850 A1、US 2011/277815 A1和WO 2013/074790 A1中描述了其他类型的反射器或聚焦集中器。
与其相比，本发明所要解决的技术问题在于，减少或避免现有技术的弊端。因此本发明的目的在于，提供上述类型的设备，利用所述设备能够在持续运行中基本上维持聚焦集中器垫的效率。
所述技术问题通过带有权利要求1的技术特征的设备解决。优选的实施方式在从属权利要求中给出。
根据本发明，在固持装置的上部纵梁与回转装置之间设置调节装置，利用所述调节装置能够调整上部纵梁与回转装置之间的间距。
伸长的、在横截面中优选基本上为圆柱形的聚焦集中器垫的效率受多个因素影响，所述因素此外还以复杂的方式叠加。然而在大规模的测试中令人惊喜地显示，当上部纵梁关于其运行位置采取高度调节时，能够基本上维持聚焦集中器垫在持续使用时的效率。已发现，聚焦集中器垫的(塑料)材料容易蠕变。这尤其涉及盖膜元件的塑料材料，所述盖膜元件优选由乙烯-四氟乙烯(ETFE)制成。塑料材料的蠕变影响聚焦集中器垫的盖膜元件与上部纵梁之间的力传递，其中，产生在垂直方向上向上部纵梁上的分力，所述分力作用导致上部纵梁的弯曲。由此悬挂在聚焦集中器垫的上部空腔中的上部纵梁上的吸收器至少部分地布置在反射膜的焦点区域之外。这对能量转化的效率产生不利影响。通过上部纵梁基于回转装置的手动或自动调节，能够持久地确保上部纵梁的基本上水平的定向。由此，即使盖膜装置的塑料材料经历老化或蠕变过程，也可以使吸收器可靠地布置在聚焦集中器垫的压力腔之间的弯曲的反射膜的焦点中。所述调节装置可以以较低的费用组装在回转装置与固持装置之间，从而由此使制造费用几乎不会提高。因此，聚焦集中器垫的效率可以通过调节装置的布置比通过其他措施、例如使用更强硬的固持装置明显更加成本低廉地提高。由此可以将制造成本保持得特别低。
根据一种特别优选的实施方式，上部纵梁具有至少两个沿聚焦集中器垫的纵向延伸的、尤其通过腹杆相连的纵向弦杆，所述纵向弦杆分别与盖膜元件的邻接上部贯穿孔的纵向边缘相连，其中，调节装置与上部纵梁的其中一个纵向弦杆、优选与上部纵梁的两个纵向弦杆相连。如同在现有技术WO 2012/145774中，固持装置穿过聚焦集中器垫的全面密封的贯穿孔，其中，吸收器在聚焦集中器垫的上部空腔中悬挂在固持装置的上部纵梁上。然而与其不同地，根据本发明的纵梁具有至少两个伸长的纵向弦杆，所述纵向弦杆基于聚焦集中器垫的周向相互保持间距地布置。在纵向弦杆之间优选设置跨接聚焦集中器垫的上部贯穿孔的密封膜带。纵向弦杆在该实施方式中一方面与盖膜元件的邻接上部贯穿孔的纵向边缘基本上气密地相连。另一方面，纵向弦杆与密封膜带的侧向边缘区域基本上气密地相连，所述密封膜带在纵向弦杆之间优选基本上在贯穿孔的整个宽度上延伸。为了构造纵向弦杆优选地设置杆元件，所述杆元件尤其具有基本上圆形的横截面。通过布置密封膜带将上部纵梁的纵向弦杆之间的贯穿孔基本上气密地封闭，从而使上部纵梁的纵向弦杆之间的连接本身不必气密地实施。该实施方式与现有技术相比具有一系列优点。其中首要的是，带有两个纵向弦杆的上部纵梁的实施方式装配用于纵梁与聚焦集中器垫的两个连接。由此能够特别有效地吸收在运行时作用在聚焦集中器垫上的力、尤其风力。特别有利的是，垫状或管状的聚焦集中器在运行时可以保持基本上无变形。由此可以将反射膜在聚焦集中器的上部与下部空腔之间的内凹的弯拱精确地保持，从而以高效率实现太阳辐射在吸收器上的聚焦。为了吸收运行负载特别有利的是，纵向弦杆构成上部纵梁的外部的纵向边缘，从而使上部纵梁的宽度大致上相当于贯穿孔的宽度。基于向上部纵梁的有利的力导入，此外还可以实现重量节约的实施方式，其中，尤其在现有技术中所设置的用于夹紧贴边的夹紧板可以被省去。此外，盖膜元件的相互对置的纵向边缘之间的密封膜带带来的优点在于，贯穿孔能够可靠地基本上气密地密封，其中，作为膜元件、即作为尤其由塑料材料制成的可弯曲元件的实施方式实现了重量节约。此外特别有利的在于，密封膜带理想地适用于太阳辐射进入聚焦集中器，其中，密封膜带通过上部空腔中的压力优选处于向外拱曲的张紧状态。
为了将上部纵梁在高度上可调地固定在回转装置上，有利的是，调节装置与上部纵梁的一个纵向弦杆、优选与上部纵梁的两个纵向弦杆相连。
为了提高聚焦集中器的效率，有利的是，密封膜带由透明的塑料材料、尤其由乙烯-四氟乙烯(ETFE)制成。因此，密封膜带优选基本上无中断地延续盖膜元件的透明的入射窗，所述盖膜元件在聚焦集中器垫的上部贯穿孔的两侧上延伸。通过该方式，太阳辐射可以通过密封膜带到达吸收器，所述吸收器在聚焦集中器垫的上部空腔中悬挂在上部纵梁上。优选地，盖膜元件连同入射窗和密封膜带由相同的材料构成。由此可以提高用于太阳能转化的效率。
为了提高上部纵梁的稳定性，有利的是，上部纵梁具有至少两个其他的纵向弦杆，所述其他的纵向弦杆相对于所述纵向弦杆平行地沿聚焦集中器垫的纵向延伸。优选地，上部纵梁具有基本上矩形的、尤其基本上正方形的横截面，其中，通过所述纵向弦杆构成上部的角，并且通过所述其他的纵向弦杆构成下部的角。出于该公开内容的目的，概念“上部”和“下部”始终是针对设备的运行状态而言。
为了实现在回转装置内部的聚焦集中器垫的最大体积有利的是，上部纵梁的其他纵向弦杆布置在聚焦集中器垫的上部空腔的内部。在该实施方式中，纵向弦杆优选在盖膜元件的平面中延伸，相反，其他的纵向弦杆则布置在聚焦集中器垫的上部空腔中。有利地，由此回转装置内部可供使用的安装体积被理想地利用。
为了将上部纵梁构造为桁架梁有利的是，上部纵梁的纵向弦杆通过腹杆相互连接，其中优选在纵向弦杆与其他的纵向弦杆之间设置其他的腹杆。令人惊喜地表现出，在建筑业中上部纵梁作为桁架梁的已知构造对于根据本发明的在聚焦集中器垫中的应用具有特殊的优点。首先，盖膜元件的纵向边缘能够以简单且可靠的方式基本上气密地连接在桁架梁式的上部纵梁的纵向弦杆上。第二，太阳光可以在纵向弦杆与腹杆之间进入聚焦集中器垫，由此提高了用于聚焦在吸收器中的可供使用的光量。第三，能够成本低廉地制造尺寸迥异的桁架梁，由此能够降低用于聚焦集中器的制造成本。第四，上部纵梁作为桁架梁的设计方式实现了聚焦集中器垫在其纵向上的理想的强化，由此能够将外部影响对聚焦集中器垫的几何形状、尤其反射膜的内凹的弯拱的作用保持得较低。
为了将聚焦集中器垫连接在上部纵梁上有利的是，在上部纵梁的纵向弦杆上分别布置型材元件，所述型材元件在一侧以一个连接元件与盖膜元件的一个纵向边缘基本上气密地相连，并且在另一侧以另一个连接元件与密封膜带的一个纵向边缘基本上气密地相连。型材元件优选设置在纵向弦杆的顶侧上，其中，连接元件在纵向弦杆的纵向上延伸。
在稳定的、成本低廉的实施方式中有利的是，型材元件与上部纵梁的纵向弦杆一体式地构成。因此在该实施方式中，型材元件集成在上部纵梁中。根据次优选的实施方式，型材元件呈现为独立的部件，所述独立的部件固定在纵向弦杆上。
为了密封上部纵梁与聚焦集中器垫之间的连接有利的是，设置作为连接元件的贴边轨，在所述贴边轨中将贴边元件布置在盖膜元件的纵向边缘上。由此在该实施方式中，设置贴边装置作为聚焦集中器垫与上部纵梁之间的密封件，所述贴边装置通过贴边元件与相应的贴边轨构成。贴边元件在盖膜元件的纵向边缘的长度上延伸。在上部纵梁的纵向弦杆上设置相应的贴边轨，所述贴边轨沿上部纵梁的纵向并且由此平行于盖膜元件的纵向边缘地延伸。贴边元件具有比盖膜元件更大的横截面，其中，贴边元件优选构成具有圆滑的、优选圆形的横截面。通过在聚焦集中器垫的上部空腔中的压力使得盖膜元件处于张紧状态，从而贴边元件在盖膜元件的纵向边缘上朝贴边轨的内壁挤压。由此实现聚焦集中器垫在上部纵梁上的基本上气密的连接，所述连接被证明是特别可靠的。
为了通过相应的方式将密封膜带与上部纵梁的纵向弦杆基本上气密地相连，有利的是，设置其他的贴边轨作为其他的连接元件，在所述其他的贴边轨中其他的贴边元件布置在密封膜带的纵向边缘中。在该实施方式中，在每个型材元件的相互对置的纵向边缘上设置贴边轨，所述贴边轨优选基本上相同地构成。因此，每个型材元件向外与盖膜元件的纵向边缘相连并且向内与密封膜带的纵向边缘相连。
根据聚焦集中器垫与上部纵梁之间的密封件的一种备选的实施方式，设置用于夹紧盖膜元件的纵向边缘的夹紧件作为连接元件和/或设置用于夹紧密封膜带的纵向边缘的其他的夹紧件作为其他的连接元件。在该实施方式中，与纵梁的上部贯穿孔相邻的盖膜元件的纵向边缘被夹紧在夹紧件与型材元件的配合面之间。通过所述夹紧，盖膜元件基本上气密地连接在纵梁上。相应地，上部纵梁的纵向弦杆之间的密封膜带借助其他的夹紧件基本上气密地夹紧在上部纵梁的纵向弦杆上。
为了简单地实施聚焦集中器垫的组装，有利的是，夹紧件能够在释放盖膜元件的纵向边缘的位置与卡紧盖膜元件的纵向边缘的位置之间回转，和/或其他的夹紧件能够在释放密封膜带的纵向边缘的位置与夹紧密封膜带的纵向边缘的位置之间回转。在该实施方式中，夹紧件可回转地支承，从而使聚焦集中器垫通过夹紧件朝释放位置的回转而从纵梁上去除。相反，夹紧件为了与纵梁气密地连接而朝夹紧位置回转，在所述夹紧位置中，盖膜元件的纵向边缘紧压型材元件上的配合面地在纵梁的纵向弦杆上的夹紧。其他的夹紧件与密封膜带之间的连接可以相应地建立和解除。
根据另一种实施方式，设置拉链式元件作为连接元件，以便与盖膜元件的纵向边缘上的相应的拉链式元件相连，和/或设置其他的拉链式元件作为其他的连接元件，以便与密封膜带的相应的其他的拉链式元件相连。在该实施方式中，纵向弦杆上的型材元件设置带有拉链式元件，所述拉链式元件尤其安置在窄小的膜带上。所述拉链式元件能够与相应的拉链式元件基本上气密地相连，所述相应的拉链式元件布置在盖膜元件的纵向边缘上或密封膜带的纵向边缘上。
为了提高上部纵梁与回转装置之间的连接的稳定性有利的是，在上部纵梁的纵向弦杆上设置固持元件，以便与用于连接回转装置的相应的固持元件尤其形状配合地相连。由此作用在上部纵梁上的载荷通过纵向弦杆上的固持元件被消除。通过有利的方式实现了特别好的载荷吸收，所述载荷吸收避免了上部纵梁的变形。由此即使在不利的环境条件下也可以将吸收器的悬挂部精确地保持在反射膜的焦点区域中。为了构造固持元件，型材元件优选具有沿聚焦集中器垫的纵向延伸的固持孔，在所述固持孔中容纳用于连接回转装置的相应的固持元件。优选地，型材元件上的固持孔沿上部纵梁的纵向延伸。
对于结构简单、成本低廉的实施方式有利的是，调节装置为了调整上部纵梁与回转装置之间的间距而具有尤其基本上垂直于上部纵梁的纵向布置的调节元件、尤其螺纹杆。优选地，调节元件的一个端部与回转装置相连，并且调节元件的另一个端部与上部纵梁的纵向弦杆相连。为此目的，回转装置可以具有带基本上水平的固定凸缘的角度元件，在所述角度元件上布置调节元件的一个端部。优选地，调节元件实施为螺纹杆，所述螺纹杆为了调整回转装置与上部纵梁之间的间距而能在固持孔、尤其上部纵梁上的固持孔中移动，并且利用至少一个螺母固定在期望的位置中。
根据一种备选的优选实施方式，在上部纵梁与回转装置之间布置至少一个肘杆元件，所述肘杆元件带有两个相互铰接相连的臂件，其中，肘杆元件的臂件之间的打开角为了调整回转元件与上部纵梁之间的间距是可变化的。由此，肘杆元件可回转地布置在具有臂件的较小打开角的第一状态与具有臂件的较大打开角的第二状态之间，在所述第一状态中，上部纵梁距离固定位置更远地位于回转装置上，在所述第二状态中，上部纵梁更靠近固定位置地布置在回转装置上。优选地，肘杆元件配置用于在上部纵梁与回转装置之间的最大间距与最小间距之间的基本上无级的调节。肘杆元件优选与用于以确定的打开角固定肘杆元件的固定元件相连。
为了使上部纵梁与回转装置之间的间距以简单方式被调整，有利的是，至少一个肘杆元件为了改变打开角而与调整元件耦连，所述调整元件优选与上部纵梁的纵向基本上平行地布置。在此有利的是，能够以较小的操作力采取调节。优选地，在该实施方式中，设置调整元件的调节与肘杆元件的回转之间的传动比。优选设置螺纹杆作为调整元件。
为了使上部纵梁更靠近回转装置或更远离回转装置，有利的是，两个布置在上部纵梁的纵向弦杆上的肘杆元件通过连接杆相连，调整元件优选作用在所述连接杆上。由此，肘杆元件设置在相对置的纵向弦杆上，其中，连接杆在肘杆元件之间延伸。由此可以使肘杆元件的调节相互关联，从而能够在两侧上以相同的程度改变上部纵梁与回转装置之间的间距。对于本公开内容，上部纵梁与回转装置之间的间距被定义为，上部纵梁的顶侧与回转装置的底侧之间的最短距离。
对于上部纵梁与回转装置之间的力传递有利的是，在每个纵向弦杆上固定两个沿上部纵梁的纵向相间隔的、优选通过调整元件相互耦连的肘杆元件。
为了在没有操作人员参与的情况下避免上部纵梁在运行时的不期望的变形，有利的是，调节装置具有驱动元件，利用所述驱动元件能够根据上部纵梁的载荷状态自动地调整回转装置与上部纵梁之间的间距。因此在该实施方式中能够在运行过程中自动地调整回转装置与上部纵梁之间的间距，以便使上部纵梁基本上无变形地保持在回转装置上的固定位置之间。出于此目的，驱动元件配置用于检测上部纵梁的载荷状态，所述载荷状态通过聚焦集中器垫在上部纵梁上的固定所致、尤其通过基于聚焦集中器垫的蠕变形成的垂直力所致。根据载荷状态的不同，回转装置与上部纵梁之间的间距自动改变。
根据一种特别优选的实施方式，设置弹簧元件作为驱动元件，其中，回转装置与上部纵梁之间的间距能够根据上部纵梁的载荷状态克服弹簧元件的力被调整。通过在聚焦集中器垫的上部贯穿孔旁的塑料材料的蠕变，在上部纵梁上施加额外的力、尤其沿垂直方向的力，所述力作用导致弹簧元件的压缩，其中，上部纵梁克服弹力作用靠近回转设备。通过该方式促成力平衡，所述力平衡使得上部纵梁始终保持相对于回转装置的理想距离，从而可靠地避免纵梁沿其纵向上的弯曲。由此可以使吸收器在上部纵梁的底侧上精确保持在反射膜或反光膜的焦点区域中。
为了实现聚焦集中器垫对太阳路径的追踪、也即太阳在所在地的当前位置，有利的是，回转设备具有至少一个使聚焦集中器垫沿其周向被包绕的回转元件、尤其回转环，其中，固持装置的上部纵梁借助调节装置悬挂在回转元件上。这种回转环本身在现有技术中、例如参照WO 2012/145774是已知的。上部纵梁优选布置在回转元件的内侧上，其中，上部纵梁借助调节装置在高度上、也即沿垂直方向可调节。
为了消除作用在聚焦集中器垫上的载荷、尤其风载荷有利的是，设置多个沿聚焦集中器垫的纵向相间隔的回转元件、尤其回转环，在所述回转元件上悬挂用于吸收器的固持装置的上部纵梁，其中，在上部纵梁与回转元件、尤其回转环之间分别设置调节装置。由此，纵梁以确定的间距固定在回转元件上，其中，聚焦集中器垫穿过各个回转元件。优选地，上部纵梁悬挂在每个回转元件上，其中，在上部纵梁与回转元件之间设置相应数量的调节装置。由此能够分别调整上部纵梁与各个回转元件之间的间距，从而使上部纵梁能够以期望的、尤其基本上水平的、平直的定向固持在反射膜的焦点区域中。
为了吸收作用在聚焦集中器垫上的载荷并且由此尽可能避免在运行中聚焦集中器垫的不期望的变形，有利的是，固持装置的下部纵梁布置在聚焦集中器垫的基本上气密地密封的下部贯穿孔上，其中，在固持装置的下部纵梁与回转装置之间设置其他的调节装置，以便调整下部纵梁与回转装置之间的间距。由此，聚焦集中器垫在该实施方式中安装在至少两个、优选恰好两个纵梁上。此外在该实施方式中还设置了其他的调节装置，以便调整下部纵梁与回转装置之间的间距，所述其他的调节装置可以与上部纵梁与回转装置之间的调节装置相同地构成。由此以上所述调节装置的优选实施方式相应地也适用于下部纵梁与回转装置之间的所述其他的调节装置。
在该实施方式中特别有利的是，在聚焦集中器垫的邻接下部空腔的底膜元件上设置下部贯穿孔。由此通过有利的方式，聚焦集中器垫在其顶侧和其底侧上被固定，相反，聚焦集中器垫的纵向侧、尤其在反射膜的纵向边缘的区域中在径向上可扩张地布置。由此聚焦集中器垫的热膨胀尤其可以在反射膜的区域中释放，由此为太阳辐射在吸收器中的聚焦而精确地保持反射膜的内凹的几何形状。
为了聚焦集中器垫在固持装置上的连接有利的是，与盖膜元件相连的上部纵梁和与聚焦集中器垫的底膜元件相连的下部纵梁基本上相同地构成。优选地，上部纵梁和下部纵梁以桁架梁的形式构成，其中，上部纵梁穿过盖膜元件上的贯穿孔，并且下部纵梁穿过底膜元件上的下部贯穿孔。
为了即使在较高的外部载荷下也能确保聚焦集中器垫的几何形状和吸收器的布置，上部纵梁和/或下部纵梁优选至少在聚焦集中器垫的多于一半的长度上延伸，其中，上部纵梁和/或下部纵梁优选在聚焦集中器垫的端侧上的前端部件与后端部件之间延伸。由此特别有利的是，上部纵梁和下部纵梁在聚焦集中器垫的基本上整个长度上延伸。在该实施方式中，纵梁优选临近聚焦集中器垫的端部件结束，利用所述端部件基本上气密地密封聚焦集中器垫的上部和下部空腔。
为了将回转装置锚固在底部结构上，尤其设置锚固装置，所述锚固装置优选具有用于悬挂回转装置的悬挂装置。在现有技术WO 2012/145774中为了锚固聚焦集中器而设置锚固支架。锚固支架具有追踪系统，以便垫状的聚焦集中器追踪太阳路径。所述追踪系统由多个包绕聚焦集中器垫的追踪环组成，所述追踪环能够借助滚动设备可旋转地支承。追踪环支撑在底部侧的底座元件上。然而在测试实验中已表明，支撑在地面上的追踪环在运行中承受较高的倾翻力矩，尤其基于风载荷的倾翻力矩。为了经住在运行中的负载，追踪环由此必须相对较为厚重地构成。然而在迄今的实施方式中，软管状的聚焦集中器还是不能避免受一部分外部负载。基于外部的影响，在运行中会观察到聚焦集中器的变形情况。然而这种变形会缩短聚焦集中器的使用寿命或引发损伤。更重要的还在于，对弯曲的反射膜的几何形状的影响会降低聚焦集中器的效率。此外，用于吸收器的悬挂部不能始终完全保持在反射膜的焦点区域中。这同样对聚焦集中器的效率产生不利影响。为了改进对外部载荷、尤其风载荷的吸收，有利的是，锚固装置具有用于悬挂回转装置的悬挂装置。与现有技术不同，用于聚焦集中器垫的回转和固持装置不再从底侧固支撑在地面上，而是在顶侧悬挂在悬挂装置上。因此，回转装置基本上完全通过悬挂装置承载，在运行状态下聚焦集中器垫固定在所述回转装置上。回转装置装配用于使聚焦集中器垫回转、优选绕其纵轴线回转。针对本公开文件的目的，回转装置的悬挂意味着，悬挂装置与回转装置之间的固定位置仅布置在具有回转装置的质心的平面的上方。概念“上方”和“下方”在此是就设备的运行状态而言的。该实施方式具有的优点尤其在于，外部负载、例如风载荷能够被特别高效地接收并且导向所在地的基础。尤其有利的是，垫状或软管状的聚焦集中器基本上不经受外部影响。由此可以使反射膜的内凹的弯拱精确地保持在聚焦集中器的上部与下部的压力腔之间，从而以较高的效率实现太阳辐射在吸收器上的聚焦。此外，根据本发明的实施方式有利的是，回转装置与现有技术相比更小巧地实施。由此可以节约材料成本。此外还降低了反射膜的受遮程度，由此能够进一步提高效率。
为了悬挂用于聚焦集中器垫的回转装置有利的是，悬挂装置具有至少一个支承框架、优选多个沿聚焦集中器垫的纵向间隔布置的支承框架，其中，至少一个支承框架分别具有在聚焦集中器垫的一个纵向侧上的第一框架元件和在聚焦集中器垫的另一个纵向侧上的第二框架元件。支承框架能够通过有利的方式非常好地由标准型材构成，这在件数较少的情况下带来明显的成本优势。
为了提高悬挂装置的稳定性有利的是，支承框架具有在聚焦集中器垫上方的第三框架元件，所述第三框架元件使聚焦集中器垫的一个纵向侧上的第一框架元件与在聚焦集中器垫的另一个纵向侧上的第二框架元件连接。由此在这种实施方式中，支承框架从聚焦集中器垫的一个纵向侧通过聚焦集中器垫的顶侧延伸至聚焦集中器垫的另一个纵向侧，从而使聚焦集中器垫在组装后的运行状态下完全布置在支承框架的内部。回转装置优选悬挂在支承框架的底侧上。由此，回转装置优选基本上完全被支承框架包镶。该实施方式已被证明特别有利的是，承受在运行中出现的力、例如风力。
为了实现聚焦集中器垫对太阳路径的追踪，有利的是，在悬挂装置与回转装置之间设置回转支承装置、尤其滚动支承件。这种滚动支承件本身在现有技术中、例如参照WO2012/145774是已知的。滚动支承件具有滚动元件，所述滚动元件尤其设置在起重小车(Laufkatze)上。滚动元件与驱动器相连，其中，滚动元件在被驱动的状态下通过当在回转装置上滚动时的摩擦配合形成转矩，所述转矩实现了回转装置连同聚焦集中器垫绕轴线、尤其绕聚焦集中器垫的纵轴线的回转。
以下借助附图中所示实施例进一步阐述本发明，然而所述实施例不应作为限制。在附图中示出：
图1a示出根据本发明的用于将太阳辐射聚焦在吸收器(参照图2)中的设备的示意图，其中，用于使聚焦集中器垫(参照图1b、1c和图2)回转的多个回转环悬挂在支承框架上；
图1b示出按照图1a的根据本发明的设备的另一示意图，其中，还额外地示出聚焦集中器垫(没有其端部件)；
图1c示出根据本发明按照图1b的设备的另一示意图，其中，示出在运行状态下的聚焦集中器垫连同其端部件；
图2示出按照图1的设备的横截面图，其中，示出在组装状态中的聚焦集中器垫；
图3示出按照图1、2的设备的局部的示意性细节图，其中，示出承载聚焦集中器垫的上部纵梁在回转环上的固定；
图4a和图4b分别示出用于回转回转装置的回转支承装置的示意图；
图5示出按照图1至3的设备的局部的示意性细节图，其中，示出聚焦集中器垫在上部纵梁上的固定；
图6a示出在图5中通过圆形表示的细节A；
图6b示出与图6a相对应的细节，其带有上部纵梁的备选实施方式；
图7a和图7b分别示出备选的根据本发明的设备的局部，其中，设置用于使聚焦集中器垫连接在上部纵梁上的气密的拉链式连接；
图8a和图8b分别示出另一备选的根据本发明的设备的局部，其中，聚焦集中器垫的纵向边缘夹紧在纵梁的上部纵向弦杆上，其中，在图8a中示出释放位置并且在图8b中示出夹紧位置；
图9示出按照图1至3的聚焦集中器设备的回转环的放大示意图，其中，纵梁在高度上可调地组装在回转环上；
图10a示出在图9中利用圆形表示的细节B的放大视图，其中，调节装置借助螺纹杆调节至上部纵梁与回转环之间的较大间距；
图10b示出与图10a相对应的细节图，其中，纵梁通过螺纹杆的调节而靠近回转环；
图11a至图11d示出调节装置的备选实施方式，其中，为间距调节而在回转环与上部纵梁之间设置肘杆元件，其中，在图11a、11c中的肘杆元件与在图11b、11d中相比调整至回转环与上部纵梁之间更大的间距；和
图12a至图12d示出调节装置的备选实施方式的细节图，其中，肘杆元件能够克服弹簧元件的力自动地追踪至回转环与上部纵梁之间的合适的间距，其中，在图12a、12c中的肘杆元件与在图12b、12d中相比调整至回转环与上部纵梁之间更大的间距。
在图1中示出用于将太阳辐射集中在吸收器1′(参照图2)中的设备1。所述设备1具有充胀式的聚焦集中器垫2(参照图1b、1c和图2)。聚焦集中器垫2具有带有用于使太阳辐射射入的透光的入射窗3的盖膜元件3″和将聚焦集中器垫2分成至少两个空腔4、5的、在运行状态下弯曲的反射膜6，用于将太阳辐集中在吸收器1′中。反射膜6具有反射面6′，所述反射面将射入的太阳辐射沿吸收器1′的方向聚焦。吸收器1′(也被理解为太阳能面板)位于聚焦集中器垫2的邻接入射窗3的上部的空腔4内部的反射面6′的焦点区域中。尤其可以将介质穿流的管或光伏元件设置为吸收器1′。聚焦集中器由此既可以用于聚光光伏(CPV＝Concentrated Photovoltaics)又可以用于聚光太阳能发热(CSP＝Thermal ConcentratedSolar Power)。在聚焦集中器运行时，在气体填充的空腔4、5中构成压力差，由此使得反射膜6均匀地内凹地弯曲，从而使射入的太阳辐射通过反射面6′聚集在吸收器1′中。聚焦集中器垫2在压力空气填充空腔4、5的状态下基本上自承载式地设计，因此与传统的太阳能集束器相比能够实现明显更低的重量。如在现有技术中已知的，聚焦集中器垫2由各个薄壁的(塑料)膜构成；为入射窗3设置了透明的膜。
如图1进一步所示，设置用于使聚焦集中器垫2回转的回转装置7。回转装置7具有多个呈回转环8形式的回转元件，所述回转元件沿周向包围聚焦集中器垫2。回转装置7的回转环8共同组成追踪系统，以便使聚焦集中器垫2在运行时追踪太阳路径。为此，回转装置7装配用于，使聚焦集中器垫2绕聚焦集中器垫2的至少一个轴线、在此特别是指聚焦集中器垫2的纵轴线可回转地支承。
如图1、2进一步所示，此外还设置用于回转装置7的锚固装置9，其中，锚固装置9在所示实施方式中具有用于悬挂回转装置7的回转环8的悬挂装置10。悬挂装置10具有多个沿聚焦集中器垫2的纵向间隔布置的支承框架11，所述支承框架具有用于回转装置7的回转环8的固定位置。固定位置布置在回转环8的具有质心的平面7′(参照图2)的上方。每个支承框架11都具有在聚焦集中器垫2的一个纵向侧上的第一框架元件12和在聚焦集中器垫2的另一个纵向侧上的第二框架元件13。此外，支承框架11还具有在带有聚焦集中器垫2的回转装置7上方的第三框架元件14。在聚焦集中器垫2的一个纵向侧上的第一框架元件12通过第三框架元件14与在聚焦集中器垫2的另一个纵向侧上的第二框架元件13相连。由此，支承框架11弓形地从聚焦集中器垫2的一个纵向侧经过聚焦集中器垫2延伸至聚焦集中器垫2的另一个纵向侧。
如图1、2进一步所示，第一框架元件12和第二框架元件13分别由平直的或者说线形的第一框架件12a、13a和平直的或者说线形的第二框架件12b、13b组成。第一框架件12a、13a在运行状态下基本上垂直地布置，其中，第一框架件12a、13a的下端部组装在支座元件27中。第二框架件12b、13b从第一框架件12a、13a的上端部向内朝聚焦集中器垫2倾斜。
如图1、2进一步所示，第一框架元件12、第二框架元件13和第三框架元件14构成为伸长的型材元件，所述型材元件在所述实施方式中具有I型的横截面。框架元件12、13、14布置在基本上垂直于聚焦集中器垫2的纵向的平面中。
如图1进一步所示，悬挂装置10具有多个、在所示实施方式中具有三个支承框架11，所述支承框架通过多个呈牵引索形式的张紧元件15相互连接。支承框架11的数量与聚焦集中器垫2的长度相关。支承框架11分别承载回转环8，所述回转环包围聚焦集中器垫2。在所示实施方式中，一方面支承框架11的在聚焦集中器垫2的一个纵向侧上的第一框架元件12通过张紧元件15张紧，另一方面张紧元件15设置在支承框架11的在聚焦集中器垫2的另一个纵向侧上的第二框架元件13之间。在所示实施方式中，在两个纵向侧上，两个张紧元件15在支承框架11之间交叉地张紧。分别基于聚焦集中器垫2的纵向位于前方的支承框架11′和位于后方的支承框架11″通过其他的张紧元件16在聚焦集中器垫2的两个纵向侧上拉紧系固在地面元件17上。在所示实施方式中，其他的张紧元件16通过支承框架11之间的张紧元件15的端部区域构成。
如图2所示，在悬挂装置10与回转装置7的回转环8之间设置呈滚动支承件19、20形式的回转支承装置18。在所示实施方式中，第一滚动支承件19设置在悬挂装置10的第一框架元件12上，并且第二滚动支承件20设置在悬挂装置10的第二框架元件13上。
如图3所示，回转环8具有分别用于滚动支承件19、20的导引元件21，其中，外部的滚动元件22在导引元件21的顶侧上滚动，而内部的滚动元件23在导引元件21的内侧上滚动。滚动支承件19、20的滚动元件22、23组装在起重小车24上，所述起重小车紧固在回转环8的底侧上。在所示实施方式中，回转环8分别具有I形横截面，其中，I形横截面的回转环8的上部凸缘25构成为用于滚动支承件19、20的导引元件21。
如图1c所示，在悬挂装置10上设置遮盖装置26，所述遮盖装置能够在至少部分遮盖聚焦集中器垫2的保护位置与基本上完全暴露地布置聚焦集中器垫2的堆积位置之间转变。在所示实施方式中，多个遮盖装置26分别在两个相邻的支承框架11之间紧固在聚焦集中器垫2的一个纵向侧上的第一框架元件12上和在聚焦集中器垫2的另一个纵向侧上的第一框架元件13上。遮盖装置26在所示实施方式中由多个相互连接的片层元件组成，所述片层元件能够在推积在一起的状态与相互拉展的状态之间转变。在图1b所示附图中，两个前方的遮盖装置26以推积在一起的状态布置，其中，风力能够作用在聚焦集中器垫2的下半部上。两个后方的遮盖装置26相反则以相互拉展的状态布置，其中，聚焦集中器垫2的下半部能够免受风力影响。遮盖装置26能够电机地或手动地在堆积位置与保护位置之间转变。
如图1、3所示，设备1此外还具有用于聚焦集中器垫2的固持装置31，所述固持装置(分别基于运行状态)具有上部纵梁32和下部纵梁33。上部纵梁32承载吸收器1′(参照图2)，相反，下部纵梁33则致力于导出外部载荷。两个纵梁32、33沿聚焦集中器垫2的纵向在聚焦集中器垫2的端侧上的前端部件2′与后端部件2″之间延伸(参照图1c)。
如图进一步所示，上部纵梁32悬挂在回转环8的上部区域的内侧。同样地，下部纵梁33也安置在内侧，然而是安置在回转环8的下部区域的内侧。上部纵梁32与聚焦集中器垫2的面向太阳辐射的顶侧相连。下部纵梁33与聚焦集中器垫2的背向太阳辐射的底侧相连。纵梁32、33在所示实施方式中实施为桁架梁。如图2所示，纵梁布置在具有回转环8的中点的平面7″上。
如图5所示，上部纵梁32布置在聚焦集中器垫2的上部贯穿孔34上，所述贯穿孔朝所有侧面都基本上气密地封闭。为此目的，上部纵梁32具有两个沿聚焦集中器垫2的纵向(也即在其较长延伸量的方向上)延伸的纵向弦杆35，所述纵向弦杆分别在盖膜元件3″的上部贯穿孔34的两侧与聚焦集中器垫2的纵向边缘基本上气密地相连。上部纵梁32由此具有与聚焦集中器垫2的贯穿孔34基本上相同的宽度，所述贯穿孔沿聚焦集中器垫2的纵向在聚焦集中器垫的基本上整个长度上延伸。为了避免聚焦集中器垫的上部空腔4的空气外漏，在纵向弦杆35之间布置密封膜带36，利用所述密封膜带封闭聚焦集中器垫2的上部贯穿孔34。密封膜带36由透明的塑料材料、尤其由乙烯-四氟乙烯(ETFE)制成。
下部纵梁33布置在聚焦集中器垫2的基本上气密地封闭的下部贯穿孔34′上(参照图1b)，其中，下部贯穿孔34′在聚焦集中器垫2的邻接下部空腔5的底膜元件3′上延伸。上部贯穿孔34和下部贯穿孔34′具有与上部纵梁32和下部纵梁33相同的纵向延伸量。下部纵梁33在此与上部纵梁32基本上相同地构成。此外，在下部纵梁33与底膜元件3′之间的连接和上部纵梁32与盖膜元件3″之间的连接相对应地构成。以下针对上部纵梁32的实施方式因此也对应于下部纵梁33。
如附图5进一步所示，上部纵梁32具有两个其他的纵向弦杆37，所述其他的纵向弦杆平行于纵向弦杆35地沿聚焦集中器垫2的纵向延伸。上部纵梁32的所述其他的纵向弦杆37布置在聚焦集中器垫2的上部空腔的内部。上部纵梁32的纵向弦杆35和其他的纵向弦杆37在构成间隙的情况下通过腹杆38相连。在纵向弦杆35与其他的纵向弦杆37之间还设置其他的腹杆39。
如图6详细所示，在上部纵梁32的纵向弦杆35上布置型材元件40。每个型材元件40都在一侧上与连接元件41相连，以便与盖膜元件3″的相邻的纵向边缘基本上气密地相连，并且在另一个侧面上与其他的连接元件42相连，以便与密封膜带36的相邻的纵向边缘基本上气密地相连。在图6b中示出一种实施方式，其中，型材元件40作为自身部件安置在纵向弦杆35的顶侧上。根据图6b，型材元件40与上部纵梁32的纵向弦杆35一体式构成。
如图6所述，在该实施方式中，在上部纵梁32的纵向弦杆35上设置固持元件40′，用于与在回转装置7上的相应的固持元件(未示出)形状配合地相连，以便使上部纵梁32悬挂在回转装置7上。在所示实施方式中，型材元件40为构成固持元件40′而具有沿聚焦集中器垫2的纵向延伸的固持孔40″，用于连接回转装置的相应的固持元件容纳在所述固持孔中。
在根据图5、6的实施方案，设置贴边轨43作为连接元件41，在盖膜元件3″的所配属的纵向边缘上的贴边元件44气密地容纳在所述贴边轨中。相应地，设置其他的贴边轨45作为其他的连接元件42，在密封膜带36的所配属的纵向边缘上的其他的贴边元件46气密地容纳在所述其他的贴边轨中。
图7a、7b示出，上部纵梁32与盖膜元件3″之间的连接的一种备选实施方式。在该实施方式中，拉链式元件43′作为连接元件41，用于与盖膜元件3″的一个纵向边缘上的相应的拉链式元件44′相连。相应地，设置其他的拉链式元件45′作为其他的连接元件42，用于与密封膜带36的相应的其他的拉链式元件46′相连。拉链式元件43′、45′布置在沿聚焦集中器垫2的纵向延伸的型材47的顶侧上，所述型材安置在上部纵梁32的纵向弦杆35的顶侧上。
在图8中示出另一种备选的实施方式，其中，设置夹紧件43″作为连接元件41，用于夹紧盖膜元件3″的所配属的纵向边缘。相应地，设置其他的夹紧件45″作为其他的连接元件42，用于夹紧密封膜带36的所配属的纵向边缘。出于此目的，沿聚焦集中器垫2的纵向延伸的型材件47′设置在纵向弦杆35的顶侧上。型材件47′具有支承面47″，所述支承面与夹紧件43″或其他的夹紧件45″共同作用。夹紧件43″能够在释放盖膜元件3″的纵向边缘的位置(参照图8a)与夹紧盖膜元件3″的纵向边缘的位置(参照图8b)之间回转。相应地，其他的夹紧件45″能够在释放密封膜带36的纵向边缘的位置(参照图8a)与夹紧密封膜带36的纵向边缘的位置(参照图8b)之间变动。
如图9所示，在固持装置31的上部纵梁32与回转装置7之间设置调节装置48，利用所述调节装置能够调整上部纵梁32与回转装置7之间的间距。在下部纵梁33与回转装置7之间设置其他的调节装置，其中，以下关于用于上部纵梁32的调节装置48的阐述应该相应的对应于下部纵梁33的调节。调节装置48一方面与上部纵梁32的两个纵向弦杆35相连并且另一方面与水平的固定凸缘49相连。
根据图10，调节装置48具有呈螺纹杆50形式的调节元件，所述螺纹杆与螺母50′共同作用，以便能够手动地调整上部纵梁32与回转装置7之间的间距。螺纹杆50在根据图10的实施方式中基本上垂直于上部纵梁32的纵向布置。上部纵梁32的纵向弦杆35分别与至少一个螺纹杆50相连。
根据图11，在上部纵梁32与回转装置7之间布置多个肘杆元件51，所述肘杆元件在其端部上具有铰接连接的臂件52。为了调整回转装置7与上部纵梁32之间的间距而调整肘杆元件51的臂件52之间的打开角。在所示实施方式中，在两个纵向弦杆35上分别固定两个沿纵向相间隔的肘杆元件51，所述肘杆元件通过至少一个呈螺纹杆形式的调整元件53相互耦连。通过螺纹杆的调节可以调整肘杆元件51的打开角并且进而调整回转装置7与上部纵梁32之前的间距。在所示实施方式中，两个调整元件53基本上平行于上部纵梁32的纵向水平地布置。
如图11进一步所示，在上部纵梁32的相互对置的纵向弦杆35上的肘杆元件53成对地通过连接杆54相互连接。在所示实施方式中，设置两个呈螺纹杆形式的调整元件53，所述调整元件与所述连接杆54可调节地相连。
根据图12，调节装置48具有驱动元件55，利用所述驱动件能够根据上部纵梁32的载荷状态(也即尤其根据由于聚焦集中器垫2的蠕变所引起的垂直力)自动地调整回转装置7与上部纵梁32之间的间距。设置弹簧元件55′作为驱动元件55，从而根据上部纵梁32的载荷状态克服弹簧元件55′的力使上部纵梁35靠近回转环8。在所示实施方式中，在连接杆54之间的调整元件53构成为驱动元件55。

Claims (14)

1.一种用于使太阳辐射集中在吸收器(1′)中的设备(1)，所述设备带有充胀式聚焦集中器垫(2)，所述聚焦集中器垫具有配置了使太阳辐射射入的透光的入射窗(3)的盖膜元件(3″)和将聚焦集中器垫(2)分成至少两个空腔(4、5)的、用于使太阳辐射集中在吸收器(1′)中的反射膜(6)；带有回转装置(7)，利用所述回转装置能够使聚焦集中器垫(2)回转；并且带有组装在回转装置(7)上的用于固持聚焦集中器垫(2)的固持装置(31)，所述固持装置(31)具有沿聚焦集中器垫(2)的纵向延伸的用于悬挂吸收器(1′)的上部纵梁(32)，其中，上部纵梁(32)布置在聚焦集中器垫(2)的气密封闭的上部贯穿孔(34)上，其特征在于，在固持装置(31)的上部纵梁(32)与回转装置(7)之间设置调节装置(48)，利用所述调节装置能够调整上部纵梁(32)与回转装置(7)之间的间距，其中，上部纵梁(32)具有至少两个沿聚焦集中器垫(2)的纵向延伸的纵向弦杆(35)，所述纵向弦杆分别与盖膜元件(3″)的限定上部贯穿孔(34)边界的纵向边缘相连，其中，调节装置(48)与上部纵梁(32)的其中至少一个纵向弦杆(35)相连。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，调节装置(48)为了调整上部纵梁(32)与回转装置(7)之间的间距而具有垂直于上部纵梁(32)的纵向布置的螺纹杆(50)。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，在上部纵梁(32)与回转装置(7)之间布置至少一个肘杆元件(51)，所述肘杆元件带有两个相互铰接相连的臂件(52)，其中，肘杆元件(51)的臂件(52)之间的打开角为了调整回转装置(7)与上部纵梁(32)之间的间距是可变化的。
4.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，至少一个肘杆元件(51)为了改变打开角而与调整元件(53)耦连，所述调整元件与上部纵梁(32)的纵向平行地布置。
5.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，布置在上部纵梁(32)的两个纵向弦杆(35)上的两个肘杆元件(51)通过连接杆(54)相互连接。
6.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，在每个纵向弦杆(35)上固定两个沿上部纵梁(32)的纵向相间隔相互耦连的肘杆元件(51)。
7.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，调节装置(48)具有驱动元件(55)，利用所述驱动元件能够根据上部纵梁(32)的载荷状态自动调整回转装置(7)与上部纵梁(32)之间的间距。
8.根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，设置弹簧元件(55′)作为驱动元件(55)，其中，回转装置(7)与上部纵梁(32)之间的间距能够根据上部纵梁(32)的载荷状态克服弹簧元件(55′)的力被调整。
9.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，回转装置(7)具有至少一个使聚焦集中器垫(2)沿其周向被包绕的回转元件(7)，其中，固持装置(31)的上部纵梁(32)借助调节装置(48)悬挂在回转元件上。
10.根据权利要求9所述的设备(1)，其特征在于，设置多个沿聚焦集中器垫(2)的纵向相间隔的回转元件，在所述回转元件上悬挂用于吸收器(1′)的固持装置(31)的上部纵梁(32)，其中，在上部纵梁(32)与回转元件之间分别设置调节装置(48)。
11.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，固持装置(31)的下部纵梁(33)布置在聚焦集中器垫(2)的气密地封闭的下部贯穿孔(34)上，其中，在固持装置(31)的下部纵梁(33)与回转装置(7)之间设置其他的调节装置(48)，以便调整下部纵梁(33)与回转装置(7)之间的间距。
12.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，设置用于将回转装置(7)锚固在底部结构上的锚固装置(9)。
13.根据权利要求12所述的设备(1)，其特征在于，所述锚固装置具有用于悬挂回转装置(7)的悬挂装置(10)。
14.根据权利要求13所述的设备(1)，其特征在于，在悬挂装置(10)与回转装置(7)之间设置回转支承装置(18)。
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