DE10010322A1 - Gestell für Solargeräte - Google Patents

Abstract

Die bekannten Gestelle für Solargeräte, deren Strahlungsempfänger auf die Sonne ausgerichtet werden kann, bestehen aus vielen Einzelteilen oder sind sperrig. Das neue Gestell hat wenige Teile, lässt sich flach zusammenlegen und leicht transportieren. DOLLAR A Die beiden Hauptholme (5) des Gestells sind durch Verbindungsholme (9) verbunden und tragen die Ständer (7), auf denen die Achse (3) mit dem Strahlungsempfänger (1) abgestützt ist. Die Ständer oder die Verbindungsholme sind mit den Hauptholmen über Gelenke so verbunden, dass beim Montieren der Achse ein stabiles Gestell entsteht, die Ständer und die Verbindungsholme jedoch zum Transport parallel gelegt werden können. Eine breite Standfläche wird nötigenfalls durch Stützen (12) mit Rädern (13) oder Füßen erzielt. Das Gestell kann auch um eine vertikale Achse drehbar auf einen Laufring montiert und automatisch der Sonne nachgeführt werden. DOLLAR A Das Gestell eignet sich für Solargeräte und ermöglicht es, den Strahlungsempfänger auf die Sonne auszurichten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gestell für Solargeräte, wobei ein Strahlungsempfänger im Gestell um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert ist. Bei den Solargeräten kann es sich beispielsweise um Solarkocher mit einem um die horizontale Achse schwenkbaren Reflektor handeln oder um Geräte für andere thermische Aufgaben bei der Solarenergienutzung, z. B. zum Trocknen, zur Dampferzeugung, für das Regenerieren von Adsorbern. Das Gestell eignet sich auch für die Aufstellung eines Photovoltaik-Panels, das dadurch auf die Sonne ausgerichtet werden kann. Die Beschreibung bezieht sich hauptsächlich auf die Anwendung bei einem Solarkocher mit einem paraboloidförmigen Reflektor und einer Topfhalterung im Brennbereich des Reflektors. Der Reflektor steht als Beispiel für den Strahlungsempfänger. Die vom Reflektor empfangene Strahlung wird beim dargestellten Solarkocher zum Topfhalter reflektiert, der an der Achse befestigt ist.

Es sind Solarkocher bekannt, deren Gestell aus Band- oder Rundmaterial oder aus Rohren besteht, das eine Achse trägt, auf der der Reflektor schwenkbar angeordnet ist. Die azimutale Ausrichtung des Reflektors auf die Sonne erfolgt durch die Drehung des gesamten Solarkochers. Eine Darstellung eines solchen Gestells ist in folgenden Veröffentlichungen enthalten: (A) Das Solarkocher-Buch", 1. Auß. 1995, Verlag Energiewende, D-66130 Eschringen, ISBN 3-928600-07-9, S. 59 und (B) D. Seifert: "Neue Konzepte für nachgeführte PV-Generatoren und Solarkocher", Tagungsband 2, S. 1406-1413, 9. Internationales Sonnenforum 1994, DGS-Sonnenenergie Verlags-GmbH, München.

Bei der Montage des Gestells ist eine größere Zahl von Elementen zusammenzuschrauben, so dass Probleme entstehen, wenn Teile verloren gehen oder wenn die Teile nicht fachgerecht montiert werden. Es sind auch Gestelle bekannt, die aus wenigen Teilen bestehen, diese Gestelle sind jedoch entweder schwer zu transportieren, weil sie aus sperrigen Teilen bestehen, oder die Stabilität des Gestells ist unbefriedigend.

Es ist daher ein Gestell wünschenswert, das aus wenigen Teilen besteht, das mit geringem Aufwand gelagert, transportiert und aufgestellt werden kann und das eine zuverlässige Lagerung des Strahlungsempfängers ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale, die in Patentanspruch 1 oder 2 aufgeführt sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Gestell in drei Ansichten. Die Vorderansicht zeigt die linke Hälfte des Gestells, wobei im oberen Teil der vordere Ständer 7 abgebrochen wurde, um die Auflage der Achse 3 auf dem Querholm 8 zu zeigen. In der Draufsicht (unten) ist das Gestell in einem Schnitt unterhalb der Achse zu sehen. Der Reflektor 1, der Lagerkörper 2 und der Topfhalter 4 sind strichpunktiert eingetragen.

Fig. 2 zeigt ein Gelenk zur Lagerung des Ständers 7 am Hauptholm 5.

Fig. 3 zeigt den linken Teil des Gestells ohne (Stützen) in der Transportstellung. Strichpunktiert sind die Ständer 7 in aufrechter Stellung nach dem Aufklappen in Pfeilrichtung skizziert.

Fig. 4 zeigt das Gelenk im aufgebauten Zustand und (strichpunktiert) im Transportzustand. Oben ist die Bauweise gezeigt, die in den vorangehenden Figuren angenommen wurde. Unten ist die Bauweise dargestellt, bei der der Verbindungsholm beim Transport parallel zum Ständer geklappt werden kann.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Gestell dargestellt, dessen Struktur aus Quadratrohr aufgebaut ist. Der Strahlungsempfänger ist der Reflektor 1, der mit dem Lagerkörper 2 auf der Achse 3 schwenkbar gelagert ist. An der Achse 3 ist der Topfhalter 4 angebracht. Die Strukturelemente des Gestelles bestehen aus den Hauptholmen 5, den Ständern 7 und den Verbindungsholmen 8, die durch im folgenden beschriebene Komponenten ergänzt werden können. An den Hauptholmen 5 sind jeweils zwei Gelenke 6 angeschweisst, die zur Lagerung der Ständer 7 dienen. Die beiden Ständer eines Hauptholmes sind oben mit einem Querholm 8 verbunden. Am Querholm 8 ist die Achse 3 abgestützt. Die Achse hat hierzu an ihrem Ende eine Klammer, mit der sie auf den Querholm 8 aufgesteckt wird. Beim Aufstecken werden die Ständer auseinandergedrückt, so dass durch die Vorspannkraft ein steifes Gestell entsteht. An der Verbindungsstelle kann in bekannter Weise eine zuverlässige Verbindung hergestellt werden, gegebenenfalls ohne zusätzliche Verschraubung.

Die beiden Hauptholme 5 sind mit Verbindungsholmen 9 verbunden. Diese sind mit je einem Verbindungsstück 10 zusammengesetzt. Die Verbindungsstücke 10 sind mit einem Mittelstück 11 verbunden. Die Enden der Verbindungsholme werden im Verbindungsstück bei der Montage in bekannter Weise verankert, beispielsweise durch Zapfen, die mit einer Feder belastet sind, so dass sie in eine entsprechende Öffnung im Gegenstück einrasten können. Es ist häufig vorteilhaft für den Transport und die Lagerung, die Verbindungsholme 9 zu teilen. Die Verbindung der Teile kann jedoch ohne ein Verbindungsstück 10 erfolgen, wenn die zusammenzufügenden Enden so ausgeführt sind, dass sie ineinanderpassen.

In den Hauptholmen 5 sind Stützen 12 verschiebbar angeordnet, die nach Bedarf herausgezogen werden können, so dass das Gestell eine breitere Stützfläche am Boden bekommt. An den Enden der Stützen 12 sind Räder 13 angebracht. Die gewünschte Position der Stützen 12 kann in bekannter Weise fixiert werden, beispielsweise durch federbelastete Zapfen, die in zugehörige Löcher einschnappen.

Fig. 2 zeigt ein Gelenk 6 zur Verbindung des Ständers 7 mit dem Hauptholm 5. Dieses Gelenk fixiert die Lage des Ständers 7, sobald die Achse 3 am Gestell montiert ist. Die Gelenkachse 14 durchdringt den Gelenkkörper 15 und das untere Ende des Ständers 7. Sie ist mit einem Splint 16 gegen Verschiebung gesichert. Ein Merkmal des Gelenkes 6 ist, dass der Ständer parallel zum Verbindungsholm geklappt werden kann (Position 7'). Im ausgeklappten Zustand liegt der untere Teil des Ständers 7 am Hauptholm 4 und am Gelenk 6 an, so dass sich der Ständer oberhalb der Gelenkachse 14 nur noch nach innen bewegen könnte. Diese Bewegung wird aber von der Achse 3 verhindert. Es entsteht somit durch das Einsetzen der Achse 3 ein stabiles Gestell. Ein Merkmal der Gelenkverbindung ist, dass die Vorspannkraft im Ständer 7 und das daraus resultierende Biegemoment bevorzugt vom Gelenkkörper 15 und dem Hauptholm 5 übernommen wird, so dass die Gelenkachse 14 entlastet ist. Das ist für eine hohe Stabilität und lange Lebensdauer vorteilhaft. Durch einen genügend großen Abstand der Anpressflächen kann dabei der Ständer durch das Gelenk steif gehalten werden, obwohl im Transportzustand der Ständer 7 und der Verbindungsholm 9 mit geringem Platzbedarf aufeinandergelegt werden können. Es kann sinnvoll sein, zusätzliche Arretierungen anzubringen, welche die Lage des Ständers 7 zum Hauptholm 5 im ausgeklappten Zustand stabilisieren, beispielsweise durch Zapfen und dazu passende Löcher, die bei der Montage automatisch ineinandergreifen.

In Fig. 3 ist die Transportstellung der Ständer 7 dargestellt. Sie zeigt, dass das Umklappen der Ständer 7 eine sehr flache Transportform ermöglicht. Die beiden Hauptholme 5 und die parallel zu den Verbindungsholmen 9 gelegten Ständer 7 können somit als flaches Paket transportiert werden. Durch die Teilung der Verbindungsholme ergibt sich außerdem ein kurzes Paket. Die Stützen mit den Rädern oder Füßen können bei der Lagerung und beim Transport entweder an den Hauptholmen angebracht sein, oder sie werden von den Hauptholmen abgenommen und platzsparend den Holmen und Ständern beigepackt. Falls sie an den Hauptholmen angebracht sind, können sie das Paket mit den Rädern fahrbar machen, wobei sie vorteilhaft im minimalen Abstand arretiert werden, so dass sie wenig Platz benötigen.

Diese Erfindung ermöglicht eine Montage des Gestells ohne spezielle Werkzeuge und ohne die Gefahr von Verwechslungen. Auf Verstrebungen zur Fixierung der vertikalen Position der Ständer 7 kann verzichtet werden, weil das Gelenk 6 durch den Anschlag am Gelenkkörper und am Hauptholm die Position der Ständer 7 fixiert, sobald die Achse 3 an die Ständer angebaut ist. Es ist empfehlenswert, die Maße der Gestellteile so zu wählen, dass beim Einsetzen der Achse 3 die Ständer 7 nach außen gedrückt werden, so dass die Ständer an die Anschlagstellen am Gelenkkörper und am Hauptholm angepresst werden und ein vorgespanntes, stabiles Gestell entsteht.

Es sind verschiedene Varianten zum gezeichneten Beispiel im Sinne der Erfindung möglich.

In Fig. 4 sind zwei Anordnungen des Gelenkes 6 dargestellt. Die Transportstellung des schwenkbaren Teils ist strichpunktiert eingezeichnet, wobei die Nummer des Teils in der Transportstellung mit einem Strich versehen ist. Oben in Fig. 4 ist die bisher beschriebene Bauweise in der Vorderansicht gezeigt, wobei der Ständer 7 in Pfeilrichtung in die Transportstellung geklappt werden kann. Unten ist in Fig. 4 eine Alternative dargestellt, bei der Ständer 7 mit dem Hauptholm 5 starr verbunden ist und das Gelenk 6 zwischen Hauptholm 5 und Verbindungsholm 9 angebracht ist. Der Verbindungsholm 9 kann dann zum Transport in Pfeilrichtung parallel zum Ständer 7 geklappt werden (bzw. es wird der Ständer 7 zusammen mit dem Hauptholm 5 und dem Gelenk 6 parallel zum Verbindungsholm 9 geschwenkt.)

An jedem Hauptholm 5 kann auch ein Ständer 7 ausreichend sein. Dann entfällt der Querholm 8 und die Achse 3 wird direkt an diesem Ständer angebracht. Aber es kann auch vorteilhaft sein, eine größere Zahl von Ständern 7 zu verwenden. Anstelle der beiden Verbindungsholme 9 kann man nur einen oder auch mehrere vorsehen. Anstelle einer Steckverbindung zur Kopplung der Verbindungsholme kann man z. B. auch eine Klappverbindung einbauen, so dass die einzelnen Verbindungsholme zusammenhängen und zur Montage nur auseinander geklappt und arretiert werden müssen. Wenn der Transport es zulässt, können die Verbindungsholme 9 ungeteilt ausgeführt werden. Auf lange Stützen 12 kann man verzichten, wenn die Hauptholme 5 entsprechend lang ausgeführt werden, oder wenn das Gestells am Boden befestigt wird (s. u.). Die Räder können auch in bekannter Weise unter die Hauptholme bzw. unter die Stützen geschraubt werden. Die Räder können ganz oder teilweise durch Füße ersetzt werden. Die Stütze kann am Hauptholm verschiebbar oder mit einem Gelenk klappbar angebracht werden. Die Arretierung kann in bekannter Weise, z. B. durch einrastende Stifte, erfolgen.

Anstelle von Quadratrohren können Rechteckrohre, runde Rohre und andere Profile verwendet werden. Als Material eignet sich z. B. Stahl mit Korrosionsschutz, Aluminium, oder Kunststoff, vorteilhaft mit Verstärkung. Statt der Schweißung kann z. B. eine Verbindung mit Rohrverbindern treten. Die beiden Ständer 7 mit dem Querholm 8 können als U-förmig gebogenes Rohr ausgeführt werden. Zur Verkleinerung des unteren Teils des Gestells kann man die Ständer 7 schräg nach außen statt vertikal ausrichten, soweit es sich mit den möglichen Positionen des Strahlungsempfängers vereinbaren lässt. Am Mittelstück 11 kann eine Öse angebracht werden zur drehbaren Befestigung des Gestells am Boden, damit der Kocher nicht durch Sturm umgeworfen werden kann.

Bei der Montage der gezeichneten Ausführung werden vorteilhaft zunächst die Verbindungsholme 9 mit den Verbindungsstücken 10 und dem Mittelstück 11 verbunden. Dann werden die Ständer 7 angenähert um 90° hochgeklappt und die Achse mit dem Reflektor und dem Topfhalter auf die Querholme 8 aufgesetzt, wobei diese beim Einsetzen auseinander gedrückt werden. Mit dem Einsetzen der Achse 3 erhält das Gestell in eine stabile Form. Die Stützen 12 werden entsprechend der erwarteten Belastung, insbesondere durch den Wind, mehr oder weniger weit ausgefahren und fixiert.

Zur Aufbewahrung des Solargerätes kann man die Stützen 12 auf minimalen Abstand bringen oder gesondert aufbewahren. Wenn beim Solarkocher die Hauptholme (5) angenähert so lang sind, wie der Reflektor tief ist, entsteht ein schmales Gerät, sobald man den Reflektor in die aufrechte Stellung bringt. In dieser Form kann man das Gerät im Haus platzsparend aufbewahren. Man kann es im Haus aber auch anderweitig nutzen, z. B. als Reflektor für eine Lampe oder als Parabolantenne. Wenn man den Reflektor gesondert aufbewahrt, kann man das Gestell mit sehr geringem Platzbedarf in der Transportform zusammenlegen.

Bei der Aufstellung eines Photovoltaik-Panels mit dem erfindungsgemäßen Gestell kommt als Vorteil hinzu, dass der Solarempfänger flach ist. Dadurch können Transport und Lagerung des gesamten Solargerätes, beispielsweise für die Elektrifizierung eines Hauses ohne Netzanschluss entsprechend der Beschreibung in der Literaturstelle (B), Bild 9, S. 1413, besonders einfach erfolgen. Das Panel wird hierzu mit einer Achse versehen und entsprechend der vorangehenden Beschreibung in das Gestell eingebaut, wobei dieses fixiert wird. Beim Reflektor des Solarkochers und beim Photovoltaik-Panel ist es vorteilhaft, wenn die Lagerung an der Achse 3 auch eine Rutschkupplung enthält, so dass die Neigung des Solarempfängers bequem fixiert wird. Eine Scheibe für die Rutschkupplung kann vorteilhaft am Lagerkörper verwirklicht werden.

Bei einigen Anwendungen ist eine kontinuierliche Nachführung des Reflektors wünschenswert. Das Gestell kann hierzu auf einen Laufring, beispielsweise auf einem Stahlring oder auf einen gebrauchten Autoreifen, montiert werden, indem Räder bzw. Laufrollen an der Unterseite des Gestells bzw. der Stützen angebracht werden, die auf dem Laufring abrollen. Zur Zentrierung und Befestigung ist es vorteilhaft, am Gestell die Lagerung einer vertikalen Achse, im einfachsten Fall die oben genannte Öse, anzubringen, deren Achslinie die horizontale Achse schneidet. Die vertikale Achse wird in der Mitte des Laufringes befestigt. Der Antrieb kann in bekannter Weise erfolgen, z. B. durch ein Reibradgetriebe mit Elektromotor, der gemäß der Position der Sonne oder von der Zeit gesteuert wird. Wenn am Reflektor ein VIAX- Nachführgetriebe angebracht wird, dessen Prinzip in der zitierten Veröffentlichung (B) erläutert ist und das in der Europäischen Patentschrift 0 114 240 in verschiedenen Anordnungen dargestellt ist, dann wird die Neigung des Reflektors an die Drehung des Gestells gekoppelt und man benötigt für die zweiachsige Nachführung nur einen Antrieb. Aber auch wenn das Solargerät nur von Hand nachgeführt wird, kann das VIAX-Nachführgetriebe vorteilhaft sein.

Claims (10)

1. Gestell für Solargeräte mit einem Strahlungsempfänger, bestehend aus zwei Hauptholmen (5), mindestens einem an jedem Hauptholm (5) befestigten Ständer (7) und mindestens einem Verbindungsholm (9) zwischen den Hauptholmen (5), zur Lagerung des Strahlungsempfängers (1), wobei der Strahlungsempfänger auf einer Achse (3) montiert ist, die von den Ständern (7) abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass am Hauptholm (5) für jeden Ständer (7) ein Gelenk (6) vorhanden ist, durch das der Ständer (7) für Transport und Lagerung angenähert parallel zum Verbindungsholm (9) geklappt werden kann und dass beim Anbringen der Achse (3) am Gestell die Lage des Ständers (7) zum Hauptholm (5) fixiert wird.

2. Gestell für Solargeräte mit einem Strahlungsempfänger, bestehend aus zwei Hauptholmen (5), mindestens einem an jedem Hauptholm (5) befestigten Ständer (7) und mindestens einem Verbindungsholm (9) zwischen den Hauptholmen (5), zur Lagerung des Strahlungsempfängers (1), wobei der Strahlungsempfänger auf einer Achse (3) montiert ist, die von den Ständern (7) abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass am Hauptholm (5) für jeden mit ihm verbundenen Verbindungsholm (9) ein Gelenk (6) vorhanden ist, durch das der Verbindungsholm (9) für Transport und Lagerung angenähert parallel zum Ständer (7) geklappt werden kann und dass beim Anbringen der Achse (3) am Gestell die Lage des Verbindungsholmes (9) zum Hauptholm (5) fixiert wird.

3. Gestell für Solargeräte gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anbringen der Achse (3) das Gestell vorgespannt wird.

4. Gestell für Solargeräte gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Hauptholmen (5) Stützen (12) mit Rädern (13) oder Füßen angebracht sind.

5. Gestell für Solargeräte gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Hauptholm (5) zwei Ständer (7) angebracht sind und die Ständer oben durch einen Querholm (8) verbunden sind, auf den die Achse (3) aufgesteckt werden kann.

6. Gestell für Solargeräte gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsempfänger in seiner aufrechten Stellung den Hauptholm seitlich nicht wesentlich überragt.

7. Gestell für Solargeräte gemäß Anspruch 1, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (7) nach dem Anbringen der Achse (3) sowohl an den Gelenkkörper (15), als auch an den Hauptholm (5) angepresst ist.

8. Gestell für Solargeräte gemäß Anspruch 2, 3, 4. 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsholm (9) nach dem Anbringen der Achse (3) sowohl an den Gelenkkörper (15), als auch an den Hauptholm (5) angepresst ist.

9. Gestell für Solargeräte gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Gestell ein Laufring und am Gestell dazu passende Laufräder montiert sind.

10. Gestell für Solargeräte gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Strahlungsempfänger eine VIAX-Nachführung montiert ist.