CN110345652A - 曲面镜的支撑装置及曲面镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有多个支撑部件的、曲面镜的支撑装置，以及一种曲面镜。本发明的目的在于，提供用于曲面镜的支撑装置，该支撑装置的构造特别简单，并且实现了特别少的生产费用，通过一个支撑装置这样实现了该目的，即，该支撑装置具有至少一个弯曲的、用金属制成的支承型材，其中该弯曲的支承型材在纵向上，具有一个至少与曲面镜相类似的曲率，并且在纵向上大体为轴对称，即镜面对称。

Description

曲面镜的支撑装置及曲面镜

技术领域

本发明涉及一种带有多个支撑部件的、曲面镜的支撑装置，以及一种曲面镜。

背景技术

为了促进再生能源的发展，不仅提高能量输出的问题现在居于突出的地位，而且减少所需的投资费用问题也越来越多地受到关注。在具有许多反射镜的太阳能设备中，所使用的镜面决定了太阳能发电站能够达到的功率输出。太阳能发电站配备了多个平面镜，可是也配备有多个曲面镜(例如抛物面镜或碗状反射镜)。由于所使用的曲面镜的表面较大，所以必须支撑该曲面镜，因为必须非常精确地保持反射镜外形，以确保高能量输出。此外，该反射镜必须机械式地追踪例如太阳的位置。反射镜的追踪能力也是以足够的镜面稳定性为前提条件的。由于该原因，通过一个支撑装置支撑相应的曲面镜。一个这样的、用于碗状反射镜的支撑装置和一种制造该碗状反射镜的方法已由欧洲专利申请EP 1 947 403A1得知。构造复杂的、用于碗状反射镜的支撑装置是由一个焊接管组成的，在该焊接管上固定着复杂造型的多个楔形臂，该楔形臂是由平板坯的楔形剪切块通过深冲制成的。但是由于楔形的造型，不能以简单而精确的方式固定在例如设置在碗状反射镜上的纵梁上。最后不利的是，不能容易地更换碗状反射镜上的多个连接件，因为该多个连接件集成在支撑臂中。同时借助已知的、碗状反射镜的支撑装置很难使单独的支撑部件得到应用。

发明内容

在此基础上，本发明的目的在于，提供一个用于曲面镜的支撑装置，该支撑装置特别容易构造，并且实现特别低的生产成本。此外，应提供一个低成本的曲面镜。

根据本发明的第一条原理，通过一个支撑装置以这样的方式实现了以上所述的目的，即该支撑装置具有至少一个弯曲的、由金属制成的支承型材，其中，该弯曲的支承型材在纵向上至少逐段地具有至少与曲面镜相类似的曲率，并且在纵向上大体为轴对称，即镜面对称。

弯曲的支承型材是特别抗弯的，因此能够承受特别高的力，而没有强烈的变形。根据本发明，可以由简单的、具有相同刚性的支承型材代替通常所提供的、复杂造型的(例如根据构架类型所形成的)楔形支撑装置。该支承型材也能够明显地比迄今所使用的楔形支撑装置更容易地制造，该楔形支撑装置需要复杂的成套工具来制造。除了减轻重量以及减少材料消耗以外，在纵向上大体上轴对称的、支承型材的布置实现了，能够用简单的工具具有很高形状精度地制造多个支承型材。根据本发明，轴对称的布置可以理解为沿镜轴S的镜面对称，如图3所示。借此明显地简化了用于曲面镜的支撑装置，并且降低了该支承装置的生产成本。

依据本发明中的支撑装置的第一个设计方案，将该支承型材形成为开放式支承型材。优选地使用U形支承型材。将U形支承型材的多个侧支臂与曲面镜的平面法线优选地呈最大60°的角。借此使支承型材仍然具有足够的刚性，并且能够承受曲面镜的力。

如果弯曲的U形支承型材的多个侧支臂大体上垂直于该曲面镜的平面法线，则鉴于由曲面镜所传输的力能够提供U形支承型材的最大刚性，并且有可能降低支撑装置的材料厚度，从而降低支撑装置的成本。或者也可以将支承型材形成为封闭的支承型材。借此在相同的材料强度下仍然能够承受较高的力。

依据本发明中的支撑装置的另一个设计方案，形成了用于支撑抛物面镜或碗状反射镜的支撑装置。抛物面镜或碗状反射镜在表面较大的情况下需要特别多的支撑装置，以确保精确的、抛物线的形状，从而确保抛物面镜或碗状反射镜的功能。借助于根据本发明的支撑装置，能够以特别简单经济的方式稳固或支撑该反射镜。

支撑装置的下一个设计方案以这样的方式确保了灵活的使用以及改进了的装配，即弯曲的支承型材是由两个或更多个在纵向上相互连接的、由金属制成的、弯曲的支承型材部分构成的。如果例如两个大体上相同的支承型材部分相互对称设置地构成整个的支承型材，则通过将支承型材分成两个或更多个支承型材部分，能够通过使用简单以及更小的工具来进一步降低生产成本。使用多个支承型材部分，通过每个部分使用不同的板厚度和/或材料，可以得到负载优化的布局。由于该支承型材部分的、较小的尺寸，能够更容易地运输该支承型材部分。

依据本发明中的支撑装置的另一个设计方案，以这样的方式将该支撑装置的制造成本最小化，即使弯曲的支承型材和/或弯曲的多个支承型材部分为深冲件或轧制型材，并可选地具有多个凸缘。U形支承型材或U形支承型材部分能够以高精度、较少的工艺步骤和较小的周期简单地进行深冲处理。但是此外也有其他的制造方法可供使用，例如轧制成型，以提供弯曲的支承型材或支承型材部分。特别地，轧制成型实现了大量的、具有恒定的横截面的、同样的支承型材的生产。然而，在深冲U形支承型材时，例如由于较高的几何形状的自由度，为了形成多个连接位置，能够立刻顾及到特殊的且适应负载的形状变化和横截面变化。

以这样的方式能够提供另一个改进了的支撑装置，即，在纵向上改变支承型材或支承型材部分的横截面。通过改变支承型材的横截面，尤其能够顾及到在支承型材的纵向上的不同的刚性需求。

以这样的方式实现了将根据本发明的支撑装置特别灵活地连接在曲面镜上，即，将多个支撑部件设置成支承型材中或支承型材上的、单独的部件。此外，也可以将用于曲面镜的多个支撑部件累积地或有选择地集成在支承型材中，以能够节省用于制造支撑部件的成本。

能够以特别简单的方式这样提供多个支撑部件，即由U形支承型材的多个凸缘构成用于曲面镜的多个支撑部件。对此，能够例如额外地改型或压制该多个凸缘。

如果使用的支承型材或支承型材部分刚性不足，则依据支撑装置的另一个设计方案，设置两个另外的、用于支撑弯曲的支承型材或支承型材部分的附加斜撑，其中，将额外的多个附加斜撑设置在背离待支撑的曲面镜的、弯曲的支承型材的或者弯曲的支承型材部分的侧面上。将附加斜撑优选地形成为U型材，并且如果使用直线伸展的附加斜撑，则优选地从支承型材边缘到支承型材中心相切地伸展该附加斜撑。优选地将两个附加斜撑相互连接在其交叉点上，例如用螺栓拧紧。该直线伸展的多个附加斜撑与支承型材一起构成了类似于三角形的布置，该布置明显地提高了支撑装置的刚性。

依据根据本发明的支撑装置的另一个设计方案，能够以这样的方式提供特别简单的、位于多个支承型材上的、反射镜的接受装置，即由一个或多个至少部分扁平的、L形的、Z形的、U形的板材制件或一个带有焊接螺栓或压入螺栓的深冲件构成用于曲面镜的多个支撑部件，其中，该多个支撑部件可选地由钢材制成。带有凸缘或不带凸缘的U形支承型材特别适合作为简单的支撑部件，能够高精度地制造该支撑部件，以使在弯曲的U形支承型材中非常精确地定位多个支撑部件。通过使用带有焊接螺栓或压入螺栓的深冲件也确保了这一点，其中能够相应地使压入螺栓定位。可选地用钢材制造支撑部件。一方面，钢具有所需的强度，以承受相应的力，另一方面，钢能够非常精确地成型为相应地支撑部件。该支撑部件能够有针对性地具有不同的刚性。由于将具有高刚性的支撑部件设置在镜边方向上，而具有较低刚性的支撑部件设置在内部，所以能够抵抗由于零件重量引起的变形，并且由此提高了效率。而且，能够将该支撑部件设置成大体上轴对称，即镜面对称的，这样导致在支撑结构中的对称负载，并且由此能够大体上防止支承型材的扭转。此外，将该支撑部件平行于反射镜的平面法线方向地设置或有选择地这样设置，即，使多个支撑部件在支承型材的安装状态下，相互平行地指向同样的方向，由此能够使反射镜的装配变得容易。其他的金属可以为铝和镁。

依据根据本发明的支撑装置的另一个设计方案，使多个支承型材和/或多个支承型材部分以及可选的多个附加斜撑由可选地预涂装的多个钢板制成，该多个钢板具有0.5mm至7.0mm的厚度，优选地具有0.5mm至3.0mm的厚度。具有该厚度的钢板确保了弯曲的、支撑装置的型材具有足够的强度，并且同时能够很好地成型。此外，在使用预涂装的钢板时，例如对该钢板有机地或无机地进行了涂装，已达到了良好的耐腐蚀性，由此取消了迟些进行的单件镀锌。像Zn、Mg、Al、Ni、Cr、Fe、Cu、Si一类的金属及其合金适合无机涂装，由熔化液单独地或结合地进行涂装，或以电解的方式进行涂装。在进行有机涂装时，根据相应的、表面的准备措施，优选地涂装防腐底漆和/或面漆。

然而，可以以简单的方式，这样进一步提高支撑装置的防腐蚀能力，即,对支承型材和/或支承型材部分，以及可选的附加斜撑进行阴极电泳涂装。借助阴极浸入式涂漆处理，能够用低成本加工出大量的支承型材和/或支承型材部件。

原则上也能够使用其他的方法涂装腐蚀层，例如对单个零件或组件的热镀锌、锌薄片涂装或喷锌。

依据本发明的第二条原理，实现了以上所述的目的，该目的用于具有根据本发明的多个支撑装置的太阳能发电站的曲面镜。太阳能发电站经常具有许多的曲面镜，因此，非常经济的该支撑装置有助于减少投资费用，此外，能够很精确地制造该支撑装置。

如果反射镜为碗状反射镜发电站的碗状反射镜，并且沿着碗状反射镜的纵轴设置了根据本发明的多个支撑装置，则特别有效。

附图说明

现在将根据与图示相结合的多个实施例来进一步说明本发明。其中，

图1a)、b)示出了垂直于碗状反射镜的纵轴的、具有不同构造的支承型材的支撑装置的两个实施例的剖面图，

图2a)、b)示出了具有一个支撑装置的碗状反射镜的两个实施例的立体图，该支撑装置带有或不带有附加的支撑型材，

图3示出了图2a的实施例的截面A，

图4a示出了两个U形支承型材部分相互连接之前的立体图，

图4b)示出了两个U形支承型材部分依据图1b)在安装状态下的立体图，以及

图5a)至h)示出了多个支撑部件的实施例的剖面图以及部分的立体图。

具体实施方式

图1a)首先示出了根据本发明的、曲面镜2的支撑装置1的实施例的剖面图，该曲面镜在这里形成为碗状反射镜。此外，该支撑装置1具有多个支撑部件3，该多个支撑部件与曲面镜2相接触，并且支撑着该曲面镜。将该多个支撑部件3设置在图1所示的U形支承型材4上。通过U形支承型材4能够直接地、或者通过单独的支撑部件3提供多个支撑部件3。在碗状反射镜2的中心上设置了一个吸收管5，入射的太阳辐射光线聚焦在该吸收管上，并且在该吸收管中流动着待加热的介质。此外，既在图1a)中、也在图1b)中标记了镜轴P，该镜轴表示在碗状反射镜的纵向上伸展的、镜面对称的、支撑装置1的构造。由于在支承型材4或支承型材部分7的纵向上的轴对称的或镜面对称的构造，能够在碗状反射镜2的镜轴P的两侧使用相同的支承型材部分7，从而能够降低生产成本。

此外，支撑装置1的实施例具有两个额外的附加斜撑11、12，该多个附加斜撑能够由例如U型材构成，该多个附加斜撑一方面与U形支承型材4相连接，另一方面通过可选的接纳支座13b和13c与中央梁13相连接。此外，同样可以将附加斜撑11、12彼此(例如通过螺栓或其他的连接装置)相连接。其他的材料配合的、力配合的和/或形状配合的连接技术，如钎焊、焊接、铆接、粘贴都是可能的。与迄今所使用的、用于碗状反射镜的多个支撑装置相比，本实施例的特征在于负载优化的结构形式，该结构形式具有形状稳定性高以及制造公差小的特点，因为，除了附加斜撑11，12以外，该实施例仅需要一个简单的、弯曲的U形支承型材4。

正如在图1a中所看到的，U形支承型材4具有像拱形的碗状反射镜2一样的曲率。该支承型材4的作用在于，能够以简单的方式，通过多个支撑部件3支撑碗状反射镜。此外，通过可选的接纳支座13a、13b、13c，与各个U形支承型材4或附加斜撑11，12相连接的中央梁13，在纵向上支撑着碗状反射镜2，并能够旋转地安置该中央梁，以使图1a中的反射镜跟随着太阳的位置。支撑装置1在径向平面上提供了对碗状反射镜2的支撑，该结构能够以特别简单的方式制造。由于在碗状反射镜中需要大量的支撑装置1，相对于传统的支撑装置，本发明中对支撑装置1的简化显示出了显著的成本优势。

图1b)大体上与图1a)中的结构相一致，但是具有不同点，即，支承型材是由两个支承型材部分7组成，该多个支承型材部分形成为多个深冲部件，并且在纵向上具有负载优化的横截面。U形支承型材的凸缘用作支撑部件，并且能够(例如借助于厚涂层胶)用于直接固定反射镜，其中能够借此弥补U形支承型材的较小公差，参见图1b。该结构降低了由风力负荷和校准反射镜所引起的振动，并且由此提升了光学精度。

图2a)和2b)示出了碗状反射镜8的两个实施例的透视图，该碗状反射镜具有根据本发明的多个支撑装置。在图2a)中，通过没有显示在图2a)中的多个支撑部件使弯曲的U形支承型材4与反射镜8相接触。设置在支承型材上的中央梁13在纵向上支撑着碗状反射镜2。将额外的设置的附加斜撑11和12，在其相对的端面上相互用螺栓拧紧，并且与中央梁13材料配合地、形状配合地或力配合地相连接。此外，将附加斜撑11、12与弯曲的U形支承型材4材料配合地、形状配合地或力配合地相连接。在尽管非常简单的构造中，在碗状反射镜2的径向平面中得到了特别具有刚性的支撑。再则，该中央梁13确保了在碗状反射镜8的纵向上所需的抗扭性。

图2b)示出了来自于图2a)的实施例，但是没有额外的附加斜撑11、12，却带有弯曲的多个支承型材部分7，该多个支承型材部分设置在中央梁13的下方、拱形的碗状反射镜上。图2b)示出了仍然进一步简化了的、对碗状反射镜8的支撑。

图3示出了图2a)的实施例的截面A。可以看出，U形支承型材4的侧支臂6几乎平行于碗状反射镜8的镜面的平面法线N伸展。借此实现了，使弯曲的U形支承型材4能够以最大强度抵抗在碗状反射镜8的径向平面中的力。此外，已标识出在纵向上伸展的、支承型材的镜轴或镜面S，该镜轴或镜面表示在纵向上支承型材4的轴对称或镜面对称的构造。

图4a以透视图示出了两个支承型材部分7连接成一个支承型材的可能性。能够(例如通过螺栓连接部件)在使用多个钻孔7a的情况下连接多个支承型材部分7。当然其他的、支承型材部分7的连接形式也是可能的，例如，通过上螺栓、钎焊、焊接、粘贴或者通过其他的、材料配合的、形状配合的或力配合的连接装置。

图4b示出了根据本发明的支撑装置的一个优选的设计方案的安装状态。支承型材部分7能够直接地相互连接，或者优选地通过插件23相互连接，该插件通过接纳支座13a与中央梁13用螺栓旋紧。

图5示出了支撑部件3的各种不同的结构形式，既以剖面图显示，也部分地以透视图显示。图5a)所示的支撑部件3是由两个L形的板材制件14组成，然而该支撑部件也能够由未示出的冲弯件制成T形状，能够以简单的方式，将该多个板材制件固定在U形支承型材4的多个凸缘10上。为了提高刚性，可以在板材制件14和U形支承型材4的凸缘10之间设置额外的平的板材制件(未示出)。如果由两个Z形板材制件15提供支撑部件3，则能够使用U形支承型材4的多个侧支臂6来固定支撑部件3，如图5b)所示。

能够以这样的方式提供一个特别简单的支撑部件3，即从一个扁平的板材制件16中剪出一个连接板16a，并且向上弯曲该连接板，参见图5c)。此外，该板材与U形支承型材4的多个凸缘10材料配合地、形状配合地或力配合地相连接。伸出的连接板16a与拱形的反射镜相接触。

图5d)示出了另一个、简单的、支撑部件3的方案。那里将该支撑部件3形成为部分的U形板材制件17，该U形板材制件具有凸出的区域17a，而该突出区域与曲面镜相接触。能够以简单的方式，对此使用板材制件17的U形区域，将该板材制件17精确地设置在U形支承型材4中。同时也得到了大的接触面，以使板材制件17与U型材材料配合地、力配合地或形状配合地连接在U型材的侧支臂6上。

图5e)示出了最简单的、用于支撑部件的方案。支撑部件3仅为一个平板18，将该平板固定在U形支承型材4的侧支臂6的其中一个上，并且从该支承型材中伸出，以使板材18与曲面镜相接触。

图5f)示出了由一个深冲件19和一个焊接螺栓或压入螺栓20制成的支撑部件3的剖面图和立体图。焊接螺栓或压入螺栓20的优点在于，该螺栓通过其在深冲件19中的布置，例如通过“倾斜的”布置，能够实现曲面镜2的多个特殊支撑点，并且确保了有足够的支撑。此外，在倾斜的布置中，通过焊接螺栓或压入螺栓20也非常好地将力导入深冲件19中，并从该深冲件传递到U形支承型材4上。对此该深冲件19具有深冲的凹槽，将焊接螺栓或压入螺栓20设置在该凹槽中。

图5g)示出了另一个方案。该方案大体上与图5f)的设计方案相一致，但是具有不同点，即，将深冲件19的多个边缘21进行90°角的卷边，该多个边缘与U形支承型材4的凸缘10不完全地相连接，由此又能够提高支撑部件的刚性。

图5h)示出了冲弯件22的另一个示例，该冲弯件有助于提高U形支承型材4的刚性。

为了在局部提高了风力负荷时，提供尽可能简单经济的、用于所需的加固方案的解决方案，可以将金属压条集成在多个支承型材中，该压条在事前或事后作为例如补丁，局部地与支承型材相连接。

除了横截面优化以外，也能够使用以定制的产品(定制的板坯/定制的条带)形式存在的负载优化的半成品，例如用于支承型材，也用于附加斜撑。

Claims (13)

1.一种带有多个支撑部件的、曲面镜的支撑装置，所述支撑装置具有至少一个弯曲的、用金属制成的支承型材，弯曲的所述支承型材在纵向上至少逐段地具有一个至少与曲面镜相类似的曲率，并且在纵向上为镜面对称，其特征在于，所述支承型材形成为开放的、U形支承型材，所述支承型材具有多个支撑部件，其中用于曲面镜的多个所述支撑部件形成为所述U形支承型材的凸缘，并且弯曲的所述支承型材是由两个或多于两个的在纵向上相互连接的、由金属制成的、弯曲的支承型材部分构成的。

2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，将弯曲的、U形的所述支承型材的多个侧支臂与曲面镜的平面法线呈最大60°的角。

3.根据权利要求2所述的支撑装置，其特征在于，弯曲的、U形的所述支承型材的多个侧支臂平行于曲面镜的平面法线。

4.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑装置设计用于支撑抛物面镜或碗状反射镜。

5.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，弯曲的所述支承型材或弯曲的多个所述支承型材部分为深冲件或轧制型材，并具有多个凸缘。

6.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述支承型材的横截面在纵向上变化。

7.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，用于曲面镜的多个所述支撑部件作为单独的部件提供。

8.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，设置用于支撑弯曲的所述支承型材或弯曲的所述支承型材部分的、额外的两个附加斜撑，并且将额外的所述附加斜撑设置在背离待支撑的曲面镜的、弯曲的所述支承型材的或者弯曲的所述支承型材部分的侧面上。

9.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，由在所述U形支承型材上的一个或多个至少部分扁平的、L形的、Z形的、U形的板材制件或一个带有焊接螺栓或压入螺栓的深冲件构成用于曲面镜的多个所述支撑部件。

10.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述的支承型材或所述支承型材部分以及可选地所述附加斜撑是由钢板制成，所述钢板具有0.5mm至7.0mm的厚度。

11.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，对所述支承型材和所述支承型材部分以及可选地所述附加斜撑进行阴极浸入式涂漆处理。

12.一种曲面镜，其用于具有多个根据权利要求1所述的支撑装置的太阳能发电站。

13.根据权利要求12所述的曲面镜，其特征在于，用于太阳能发电站的所述曲面镜为碗状反射镜发电站的碗状反射镜，并且沿着碗状反射镜的纵轴设置了多个根据权利要求1所述的支撑装置。