DE102006056070B4 - Spiegelvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Spiegelvorrichtung, umfassend eine Halteeinrichtung mit mindestens einem Halteelement, welches durch Kühlmedium kühlbar ist, und ein oder mehrere Spiegelelemente, welche an dem mindestens einen Halteelement angeordnet sind.
- Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung, welche mindestens ein Halteelement und mindestens ein an dem mindestens einen Halteelement angeordnetes Spiegelelement umfasst und bei dem das mindestens eine Spiegelelement an einer ersten Positioniereinrichtung in seiner Endform mit einer spiegelnden Seite nach unten fixiert wird.
- Spiegelvorrichtungen werden beispielsweise im Zusammenhang mit Solarturmkraftwerken eingesetzt. An einem Turm ist ein volumetrischer Strahlungsempfänger angeordnet, welcher ein Glasfenster umfasst, durch das Solarstrahlung eintreten kann. Der volumetrische Strahlungsempfänger umfasst einen Druckkessel, welcher durch das Glasfenster druckdicht gegen die Umgebung verschlossen ist. Um einen Brennfleck lückenlos abzudecken und den Druckkessel vor der hochkonzentrierten Solarstrahlung zu schützen, werden Sekundärkonzentratoren eingesetzt. Aufgrund möglicher auftretender hoher Strahlungsflussdichten und der Absorption eines Teils der Solarstrahlung an der spiegelnden Schicht ist es notwendig, die Spiegelvorrichtung zu kühlen.
- Aus der
US 4,314,742 A ist ein Laserspiegel bekannt, welcher einen Multiplattenwärmetauscher umfasst mit einem kreuzartig angeordneten Kühlkanalmuster. - Aus der
DE 101 02 935 A1 ist ein gekühlter Spiegel für Laseranwendungen bekannt, welcher einen eine Spiegelfläche bildenden Spiegelkörper umfasst, der aus mehreren stapelartigen aneinander anschließenden Flächen miteinander verbundenen wenigstens einlagigen Schichten besteht und eine innerhalb dieser Schichten gebildete Kühlerstruktur aufweist. - Aus der
US 4,451,119 A ist ein Kompositspiegel bekannt, welcher mehrere Lagen aufweist. - Aus der
US 4,410,394 A ist ein Laserspiegel thermischer Leitfähigkeit und hoher Dimensionsstabilität bekannt. - Aus der
DE 10 2005 017 262 B3 ist ein Elektrospiegel für kurzwellige Strahlungsquellen bekannt, bei dem in einem Substrat Kanäle zur Kühlung und Temperierung eingearbeitet sind. - Aus der
DE 30 13 163 C2 ist ein segmentierter Spiegel mit einer Mehrzahl von Spiegelsegmentanordnungen bekannt, deren jede eine Spiegelfläche umfasst, sowie ein gekühltes Spiegelsubstrat zur Erhaltung der Spiegelfläche aufweist. - Aus der
US 4,195,620 A ist eine Vorrichtung für die Konzentration von Solarstrahlung bekannt. - Aus der
DE 36 12 325 A1 ist ein Reflektor bekannt, welcher eine faserverstärkte Kunststoffplatte konkaver Gestalt und eine reflektierende Membran umfasst, wobei die Membran gleichförmig auf der konkaven Oberfläche der faserverstärkten Kunststoffplatte ausgebildet ist. - Aus der
EP 0 185 664 B1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Laminaten unter Verwendung eines Klebstoffs bekannt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spiegelvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche auf einfache Weise herstellbar ist und vorteilhafte Eigenschaften aufweist.
- Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Spiegelvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das mindestens eine Halteelement ein erstes Teil umfasst, welches aus einem Flachmaterial hergestellt ist, und ein zweites Teil umfasst, welches aus einem Flachmaterial hergestellt ist, dass an dem ersten Teil und/oder zweiten Teil ein oder mehrere Kühlmediumkanäle durch Materialverformung des ersten Teils als Ganzes gebildet sind, dass das erste Teil und das zweite Teil miteinander verbunden sind, und dass das mindestens eine Spiegelelement auf dem mindestens einen Halteelement aufgeklebt ist, wobei zwischen dem mindestens einen Spiegelelement und dem mindestens einen Halteelement eine Kleberschicht angeordnet ist.
- Wenn das erste Teil und das zweite Teil aus einem Flachmaterial und insbesondere Blechmaterial wie Aluminiumblech hergestellt sind, dann können diese dünn ausgebildet werden. Entsprechend lässt sich ein Halteelement mit geringem Gewicht herstellen. An einem solchen Halteelement lassen sich auf einfache Weise Kühlmediumkanäle durch Materialverformung beispielsweise über Hydroverformung ausbilden. Es ist dann keine spanabhebende Materialbearbeitung notwendig.
- Die Kühlmediumkanäle lassen sich auf einfache und kostengünstige Weise herstellen.
- Dadurch, dass das erste Teil und das zweite Teil miteinander verbunden sind, lassen sich auf einfache Weise geschlossene Kühlmediumkanäle ausbilden, indem eine Verformung in der Art einer Auswölbung bzw. Ausbuchtung an einem Teil durchgeführt wird. Ferner lässt sich an dem anderen Teil eine plane Oberfläche zur Fixierung des oder der Spiegelelemente bereitstellen.
- Das Halteelement lässt sich über das erste Teil und das zweite Teil auf einfache Weise in eine für die optischen Eigenschaften der Spiegelvorrichtung optimierte Form bringen. Beispielsweise ist das Halteelement so gewölbt, dass ein Spiegelelement, welches gewölbt ist, an dem Halteelement fixierbar ist oder ein Spiegelelement durch die Fixierung an dem Halteelement gewölbt wird. Ferner ist es dadurch möglich, das Spiegelelement mit einer gleichmäßig dicken Kleberschicht zu fixieren.
- Das mindestens eine Spiegelelement ist auf dem mindestens einen Halteblech aufgeklebt. Es lässt sich dadurch eine gleichmäßige, für einen Wärmestrom durchlässige Verbindung zwischen dem mindestens einen Spiegelelement und dem mindestens einen Halteelement erreichen. Ein Wärmestrom lässt sich gleichmäßig abführen, um so das mindestens eine Spiegelelement auf effektive Weise kühlen zu können. Der Wärmestrom wird durch Verbindungselemente wie beispielsweise Schrauben oder Nieten nicht unterbrochen. Ferner ist die Verbindung auf einfache Weise herstellbar.
- Zwischen dem mindestens einen Spiegelelement und dem mindestens einen Halteelement ist eine Kleberschicht angeordnet.
- Günstig ist es, wenn das mindestens eine Halteelement an einer Seite eine plane Oberfläche aufweist. Diese plane Oberfläche kann dabei gekrümmt sein. Es lässt sich dadurch ein Spiegelelement auf einfache Weise an dem Halteelement beispielsweise durch Verklebung fixieren.
- Günstig ist es, wenn das mindestens eine Halteelement an einer zweiten Seite, welcher der ersten Seite gegenüberliegt, eine oder mehrere Ausbuchtungen aufweist, durch welche der oder die Kühlmediumkanäle gebildet sind. Die Ausbuchtung ist eine Erhöhung des einen Teils gegenüber dem anderen Teil. Es lässt sich dadurch ein Kanal ausbilden, durch den Kühlmedium durchführbar ist, um Wärme abführen zu können. Solche Ausbuchtungen lassen sich auf einfache Weise herstellen.
- Insbesondere ist das mindestens eine Halteelement durch Hydroforming hergestellt. Beispielsweise ist das mindestens eine Halteelement durch Roll-Bonding hergestellt. Dabei werden das erste Teil und das zweite Teil durch Walzen bei großem Druck zusammengefügt. Bestimmte Bereiche des ersten Teils und/oder zweiten Teils werden beispielsweise mit Trennmitteln behandelt, um eine Verbindung zu verhindern. Diese Bereiche werden anschließend durch Druckbeaufschlagung „aufgeblasen“. Es entstehen dabei Ausbuchtungen, welche Kühlmediumkanäle bilden.
- Günstig ist es, wenn die Materialdicke des ersten Teils und/oder zweiten Teils kleiner oder gleich 1,5 mm ist. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Materialdicke jeweils bei 0,75 mm. Dadurch lässt sich ein Halteelement bereitstellen, welches relativ dünn ist und damit ein geringes Gewicht aufweist.
- Günstigerweise ist die Dicke des mindestens einen Halteelements außerhalb des oder der Kühlmediumkanäle kleiner 3 mm und insbesondere kleiner 2 mm.
- Es ist vorteilhaft, wenn das erste Teil und/oder das zweite Teil aus einem metallischen Material hergestellt sind. Dadurch wird zunächst eine stabile Haltestruktur für das Spiegelelement bereitgestellt. Ferner lässt sich auf einfache Weise Wärme von dem Halteelement und dadurch von dem an dem Halteelement angeordneten Spiegelelement abführen.
- Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Spiegelelement oder ein Träger des mindestens einen Spiegelelements aus einem Material hergestellt ist, welches einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als ein metallisches Material aufweist. Dieses Spiegelelement bzw. der Träger des mindestens einen Spiegelelements erfährt dadurch eine geringe Wärmedehnung, so dass bei Temperaturbeaufschlagung die Formveränderung minimiert ist. Dadurch ergeben sich optimierte optische Eigenschaften.
- Günstig ist es, wenn das erste Teil und das zweite Teil flächig miteinander verbunden sind, um eine stabile Haltestruktur zu erhalten.
- Es ist günstig, wenn eine Dicke der Kleberschicht kleiner oder gleich 0,3 mm und insbesondere kleiner oder gleich 0,1 mm ist.
- Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dicke der Kleberschicht gleichmäßig ist. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Abweichung der Dicke von einer mittleren Dicke der Kleberschicht kleiner als 10 % und vorzugsweise kleiner als 5 % und besonders bevorzugterweise kleiner als 1 % ist. Durch eine gleichmäßige Dicke lässt sich ein gleichmäßiger Wärmestrom erreichen. Dadurch erhält man eine gleichmäßige Wärmeabfuhr und Temperaturspitzen an dem Spiegelelement sind vermieden.
- Es ist ferner günstig, wenn ein Klebermaterial eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,55 W/mK aufweist. Dadurch lässt sich ein effektiver Wärmeabtransport von dem Spiegelelement erreichen.
- Günstig ist es, wenn zwischen einer ersten Seite des mindestens einen Halteelements und einer gegenüberliegenden zweiten Seite des mindestens einen Halteelements eine oder mehrere Öffnungen außerhalb des oder der Kühlmediumkanäle angeordnet sind. Bei der Herstellung der Verbindung zwischen dem mindestens einen Halteelement und dem mindestens einen Spiegelelement lassen sich durch solche Öffnungen überschüssiges Klebermaterial abführen.
- Günstig ist es, wenn das mindestens eine Spiegelelement eine spiegelnde Schicht aufweist. Dadurch lässt sich das Spiegelelement auf einfache Weise mit optimierten optischen Eigenschaften herstellen.
- Insbesondere ist die spiegelnde Schicht eine Silberschicht. Es lässt sich dadurch die Absorption von Solarstrahlung minimieren.
- Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Spiegelelement einen Träger für die spiegelnde Schicht aufweist. Dieser Träger ist insbesondere ein Glasträger. Es ist dabei vorteilhaft, wenn das entsprechende Glas eisenarm ist, um die Absorption von Solarstrahlung zu minimieren.
- Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Spiegelelement eine gekrümmte Spiegelfläche aufweist. Dadurch ergeben sich für bestimmte Anwendungen wie beispielsweise einen Sekundärkonzentrator optimierte Reflexionseigenschaften.
- Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn bei einer Betriebstemperatur oder in einem Temperaturbereich um eine Betriebstemperatur das mindestens eine Spiegelelement im Wesentlichen frei von mechanischen Spannungen an dem mindestens einen Halteelement sitzt. Es ergeben sich dann bei der Betriebstemperatur oder in der Nähe der Betriebstemperatur keine für die optischen Eigenschaften der Spiegelvorrichtung negativen Verformungen.
- Es ist dann auch günstig, wenn bei einer Temperatur unterhalb der Betriebstemperatur oder unterhalb einer unteren Temperatur eines Temperaturbereichs um die Betriebstemperatur an dem mindestens einen Spiegelelement Druckspannungen herrschen und im Wesentlichen keine Zugspannungen herrschen. Spröde Materialien wie Glas sind relativ unempfindlich gegenüber Druckspannungen, jedoch sehr empfindlich gegenüber Zugspannungen. Es ergibt sich dann eine hohe Stabilität der Spiegelvorrichtung. Die genannte Eigenschaft lässt sich erreichen, wenn die Verbindung zwischen dem mindestens einen Halteelement und dem mindestens einen Spiegelelement bei der Betriebstemperatur oder in der Nähe der Betriebstemperatur hergestellt wird. Wenn das Halteelement einen größeren thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Spiegelelement aufweist, dann erfährt Letzteres bei der Abkühlung eine Druckkraft, die, wie oben erwähnt, unschädlich ist.
- Günstig ist es, wenn eine Mehrzahl von Halteelementen vorgesehen ist, welche individuell gekühlt sind. Dadurch lässt sich eine optimierte Kühlung der Spiegelvorrichtung erreichen. Insbesondere wird jedes Panel beispielsweise eines Sekundärkonzentrators individuell gekühlt, um einen hohen Wirkungsgrad beispielsweise eines Solarturmkraftwerks zu erreichen.
- Die erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung lässt sich auch vorteilhafterweise für einen Sekundärkonzentrator oder einen Heliostaten verwenden.
- Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem sich auf einfache Weise eine Spiegelvorrichtung herstellen lässt, welche eine hohe Betriebssicherheit aufweist.
- Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Spiegelvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Halteelement in seiner Endform an einer zweiten Positioniereinrichtung fixiert wird, eine Kleberschicht auf das mindestens eine Spiegelelement und/oder das mindestens eine Halteelement aufgebracht wird, und die erste Positioniereinrichtung und/oder die zweite Positioniereinrichtung relativ zueinander aufeinanderzu verfahren werden, um eine Verbindung zwischen dem mindestens einen Spiegelelement und dem mindestens einen Halteelement herzustellen, wobei über die erste Positioniereinrichtung und die zweite Positioniereinrichtung das mindestens eine Spiegelelement und das mindestens eine Halteelement durch Flächenpressung über die Kleberschicht miteinander verbunden werden.
- Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich die Verbindung zwischen dem mindestens einen Halteelement und dem mindestens einen Spiegelelement so herstellen, dass die Kleberschicht eine gleichmäßige Dicke aufweist und blasenfrei ist. Die Dicke der Kleberschicht lässt sich dabei grundsätzlich steuern. Weiterhin lässt sich eine flächige Kleberschicht bereitstellen.
- Dadurch lässt sich bei der fertigen Spiegelvorrichtung bei der Solarstrahlungsbeaufschlagung ein gleichmäßiger Wärmestrom von dem Spiegelelement zu dem Halteelement erreichen. Dadurch werden Temperaturspitzen vermieden, die zu einer Beschädigung führen können.
- Über das mindestens eine Halteelement lässt sich das mindestens eine Spiegelelement in eine gewölbte Endform bringen; dadurch ist das mindestens eine Spiegelelement auf einfache Weise beispielsweise aus Flachglas herstellbar und in seine Endform bringbar.
- Es lassen sich insbesondere Kombinationen aus Halteelement und Spiegelelement herstellen, welche eine kleine Dicke aufweisen. Solche dünnen Konstruktionen, die insbesondere außerhalb von Kühlmediumkanälen beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner 5 mm aufweisen können, weisen ein entsprechend geringes Gewicht auf.
- Über die erste Positioniereinrichtung und die zweite Positioniereinrichtung werden das mindestens eine Spiegelelement und das mindestens eine Halteelement durch Flächenpressung über die Kleberschicht miteinander verbunden. Es lässt sich dadurch eine dünne, gleichmäßig dicke Kleberschicht herstellen. Dadurch wiederum ist erreichbar, dass sich eine gleichmäßige Wärmestromdichte ausbilden kann, um eine effektive Wärmestromabführung ohne Temperaturspitzen zu erreichen.
- Günstig ist es, wenn die erste Positioniereinrichtung und/oder die zweite Positioniereinrichtung relativ zueinander linear aufeinanderzu verfahren werden. Es lässt sich dadurch eine Flächenpressung und insbesondere gleichmäßige Flächenpressung erreichen, über welche sich eine Kleberschicht mit gleichmäßiger Dicke blasenfrei herstellen lässt.
- Günstig ist es, wenn die erste Positioniereinrichtung bezüglich der Schwerkraftrichtung unterhalb der zweiten Positioniereinrichtung angeordnet ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, das Spiegelelement nur näherungsweise in seiner Endform herzustellen. Durch entsprechende Hilfsmittel wie beispielsweise eine elastische Matte kann das Spiegelelement in seine Endgestalt oder näherungsweise in seine Endgestalt gebracht werden.
- Günstig ist es, wenn die erste Positioniereinrichtung in ihrer Oberflächengestalt mindestens näherungsweise an die Endform der mindestens einen Spiegelvorrichtung angepasst ist. Die Endform kann über eine Fixierung des mindestens einen Spiegelelements und/oder über Druckausübung mittels des Halteelements erreicht werden.
- Ferner ist es günstig, wenn die zweite Positioniereinrichtung in ihrer Oberflächengestalt an die (genaue) Endform des mindestens einen Halteelements angepasst ist. Dadurch lässt sich eine Kleberschicht mit einheitlicher gleichmäßiger Dicke herstellen, wobei die Dicke steuerbar ist.
- Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Spiegelelement an der ersten Positioniereinrichtung auf einer elastischen ersten Matte fixiert. Durch die elastische Matte ist die spiegelnde Schicht des Spiegelelements geschützt. Ferner kann, wenn die elastische Matte entsprechend ausgebildet ist, das Spiegelelement mindestens näherungsweise in seine Endgestalt gebracht werden.
- Die Fixierung erfolgt insbesondere über eine lösbare Verklebung. Die Verklebung wird nach Herstellung der Verbindung zwischen dem mindestens einen Halteelement und dem mindestens einen Spiegelelement gelöst.
- Ferner günstig ist es, wenn die erste Matte so ausgebildet ist, dass das mindestens eine Spiegelelement durch die erste Matte mindestens näherungsweise in seine Endform gebracht wird. Die erste Positioniereinrichtung weist eine Oberflächengestalt auf, welche mindestens näherungsweise an die Endform angepasst ist. Wenn das mindestens eine Spiegelelement an der ersten Matte fixiert ist, dann kann diese durch ihr Eigengewicht, wenn sie sich an die Oberflächengestalt anpasst, auch das Spiegelelement mindestens näherungsweise in seine Endform bringen.
- Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Matte an der ersten Positioniereinrichtung mindestens während eines Ausrichtvorgangs beweglich ist. Dadurch kann das Spiegelelement an der ersten Positioniereinrichtung und damit auch relativ zu der zweiten Positioniereinrichtung mit dem mindestens einen Halteelement ausgerichtet werden.
- Es kann dabei vorgesehen sein, dass an der ersten Positioniereinrichtung eine zweite elastische Matte (fest) fixiert ist. Dadurch wird eine verbesserte elastische Pufferung bereitgestellt.
- Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Flächenpressung über einen beweglichen Stempel und/oder über Beaufschlagung mit einem Druckmedium erfolgt.
- Günstig ist es, wenn das mindestens eine Halteelement aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil hergestellt wird, welche verbunden werden, wobei an dem ersten Teil und/oder dem zweiten Teil ein oder mehrere Kühlmediumkanäle hergestellt werden. Dadurch lässt sich das Halteelement dünn ausbilden, wobei Kühlmediumkanäle insbesondere durch Materialverformung hergestellt werden.
- Günstig ist es, wenn das mindestens eine Halteelement durch Hydroforming wie beispielsweise Roll-Bonding hergestellt wird.
- Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verbindung des mindestens einen Spiegelelements und des mindestens einen Halteelements bei einer Betriebstemperatur der Spiegelvorrichtung oder bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich um die Betriebstemperatur hergestellt wird. Dadurch sind an der Betriebstemperatur die mechanischen Spannungen zwischen Spiegelelement und Halteelement minimiert.
- Günstig ist es, wenn ein Klebermaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,55 W/mK verwendet wird. Dadurch lässt sich ein hoher Wärmestrom realisieren, mit dem effektiv Wärme von dem mindestens einen Spiegelelement abführbar ist.
- Es ist dann ferner günstig, wenn die Kleberschicht eine Dicke kleiner oder gleich 0,3 mm aufweist. Dadurch ist die „Wärmestrombarrierre“ zwischen dem mindestens einen Spiegelelement und dem mindestens einen Halteelement minimiert.
- Ferner günstig ist es, wenn das mindestens eine Halteelement eine Dicke kleiner oder gleich 2 mm außerhalb von Kühlmediumkanälen aufweist. Das Halteelement und damit auch die Kombination von Halteelement und Spiegelelement lässt sich dadurch dünn (und flach) ausbilden, so dass die Spiegelvorrichtung mit geringem Gewicht ausgebildet werden kann.
- Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
-
1 eine schematische perspektivische Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sekundärkonzentrators (Zuführungs- und Abführungseinrichtungen für Kühlmedium sind nicht gezeigt); -
2 eine Teil-Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spiegelvorrichtung; -
3 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung; und -
4 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung. - Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spiegelvorrichtung ist ein Sekundärkonzentrator
10 (1 ) oder an einem Sekundärkonzentrator realisiert. Der Sekundärkonzentrator10 umfasst eine Mehrzahl von Panelen12 mit jeweils einer Innenseite14 und einer Außenseite16 . Die Innenseite14 weist jeweils eine spiegelnde Oberfläche auf. Die Panele12 sind segmentweise angeordnet. - Der Sekundärkonzentrator
10 ist beispielsweise vor einem volumetrischen Strahlungsempfänger (Solarreceiver) angeordnet. Der volumetrische Strahlungsempfänger ist beispielsweise an einem Turm eines Solarturmkraftwerks positioniert. Der volumetrische Strahlungsempfänger umfasst ein Fenster, durch welches die Solarstrahlung eindringen kann. Das Fenster verschließt den Strahlungsempfänger druckdicht gegen die Umgebung. Der Sekundärkonzentrator ist mit einem ersten Ende18 um das Fenster des volumetrischen Strahlungsempfängers angeordnet. Er dient dazu, den Brennfleck der Solarstrahlung lückenlos abzudecken und einen Druckkessel des volumetrischen Strahlungsempfängers vor der hochkonzentrierten Solarstrahlung zu schützen. - Der Sekundärkonzentrator
10 weist an einem zweiten Ende20 , welches dem ersten Ende18 gegenüberliegt, eine Apertur22 auf, welche zu der direkten oder indirekten Solarstrahlungsquelle gerichtet ist. Beispielsweise ist die Apertur22 zu einem Heliostatenfeld eines Solaturmkraftwerks gerichtet. - Die Apertur
22 ist als Vieleck ausgebildet. Eine mögliche Form der Ausbildung ist ein Sechseck oder ein Vieleck mit einer höheren Zahl an Ecken. Eine Öffnung24 an dem ersten Ende18 ist vorzugsweise rund oder ist ein Vieleck, welches an eine runde Form angenähert ist. - Der Übergang von der Apertur
22 zur Öffnung24 weist eine Kontur auf, welche vorzugsweise eine um eine optische Achse geneigte Parabel ist bzw. dieser angenähert ist. - Die Panele
12 bilden Segmente des Sekundärkonzentrators10 . Die Innenseite 14 des Sekundärkonzentrators10 mit der Spiegelschicht absorbiert einen Teil der auftreffenden Solarstrahlung. Auch durch die hohe Strahlungsflussdichte, die beispielsweise in der Größenordnung von 500 kW/m2 bis 1500 kW/m2 liegen kann, ist eine Kühlung notwendig. Es ist deshalb notwendig, den Sekundärkonzentrator10 und insbesondere die Panele12 mit einem Kühlmedium zu kühlen. - Dem Sekundärkonzentrator
10 ist eine Zuführungseinrichtung für Kühlmedium und eine Abführungseinrichtung für Kühlmedium zugeordnet (in1 nicht gezeigt). Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass jedes Panel12 individuell gekühlt wird. - Die Panele
12 sind mit Kühlmediumkanälen versehen, wie unten noch näher beschrieben wird. - Als Kühlmedium wird insbesondere ein flüssiges Medium wie beispielsweise Wasser eingesetzt. Das Kühlmedium kann mit Additiven wie Frostschutzmitteln versetzt sein.
- Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spiegelvorrichtung, welches in
2 in Teildarstellung gezeigt und dort mit 26 bezeichnet ist, ist beispielsweise ein Panel12 oder eine Mehrzahl von Panelen12 . Die Spiegelvorrichtung26 umfasst eine Halteeinrichtung27 mit einem oder mehreren Halteelementen28 aus einem metallischen Material. Das Halteelement28 ist beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Das Halteelement28 weist ein erstes Teil30 aus einem Flachmaterial und ein zweites Teil32 aus einem Flachmaterial auf. Das erste Teil30 und das zweite Teil32 sind miteinander verbunden. - An dem Halteelement
28 sind ein oder mehrere Kühlmediumkanäle34 gebildet, durch den oder die Kühlmedium strömen kann, um Wärme von dem Halteelement28 abführen zu können. - Der oder die Kühlmediumkanäle
34 sind über eine Ausbuchtung36 an dem ersten Teil30 des Halteelements28 gebildet. - Das zweite Teil
32 weist eine Oberfläche38 an einer Seite40 auf, welche der Seite des ersten Teils30 gegenüberliegt, an der die Ausbuchtung oder Ausbuchtungen36 angeordnet sind. - Das erste Teil
30 und das zweite Teil32 sind getrennt aus dem Flachmaterial beispielsweise als Platten hergestellt und werden nachträglich miteinander verbunden. Das erste Teil30 weist eine Seite42 mit einer im Wesentlichen planen Oberfläche auf, welche einer Seite44 des zweiten Teils32 mit einer im Wesentlichen planen Oberfläche zugewandt ist. Über die Seiten42 und44 sind das erste Teil30 und das zweite Teil32 zum Halteelement28 verbunden. Der oder die Kühlmediumkanäle34 sind zu dem zweiten Teil32 hin durch den entsprechenden Oberflächenbereich46 der Seite44 des zweiten Teils32 begrenzt. Zur anderen Seite hin sind sie durch die jeweilige Ausbuchtung36 begrenzt. - Die Ausbuchtung
36 ist durch Materialverformung des ersten Teils30 hergestellt. Insbesondere wird im Bereich der Ausbuchtung36 das erste Teil30 als Ganzes verformt. Die Kühlmediumkanäle34 sind insbesondere nicht durch spanabhebende Materialverarbeitung hergestellt. - Beispielsweise ist eine Ausbuchtung
36 durch Hydroforming (Innenhochdruckumformen) hergestellt. Beim Hydroforming wird das entsprechende Werkstück durch Innendruck aufgeweitet. Bei dem Halteelement28 erfolgt die Aufweitung durch Innendruck, um die Ausbuchtung36 herzustellen. Beim Hydroforming wird das Werkstück gleichzeitig auch durch eine Axialkraft gestaucht. Das Werkstück befindet sich vor dem Aufweiten in einem geschlossen Werkzeug und nimmt durch den Innendruck die Form einer Werkzeuggravur an. Der Innendruck wird beispielsweise durch eine Wasser-Öl-Emulsion übertragen und die Einleitung der Axialkraft erfolgt über entsprechende Stempel. - Dieses Umformverfahren wird durchgeführt, wenn das erste Teil
30 und das zweite Teil32 außerhalb des Oberflächenbereichs46 miteinander verbunden sind. - Das Halteelement
28 wird beispielsweise durch Roll-Bonding hergestellt. Das erste Teil30 und das zweite Teil32 werden als Bleche hergestellt. Diese werden durch Walzen bei großem Druck zusammengefügt. Bestimmte Teile des ersten Teils30 und des zweiten Teils32 , im vorliegenden Fall der Oberflächenbereich46 , werden bei der Zusammenfügung ausgespart, so dass sie sich dort nicht verbinden können. Beispielsweise ist eine Behandlung mit Trennmitteln vorgesehen. Es erfolgt dann ein „Aufblasen“ an dem Oberflächenbereich46 , so dass sich dort ein Kühlmediumkanal34 ausbilden kann. - Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Materialdicke des ersten Teils
30 und des zweiten Teils32 außerhalb der Ausbuchtung36 kleiner oder gleich 1,5 mm ist. Es ist ferner vorgesehen, dass die Materialdicke des Halteelements28 außerhalb der Ausbuchtung36 kleiner oder gleich 3 mm ist und insbesondere kleiner als 1,5 mm ist. - An einen Kühlmediumkanal
34 sind Leitungen48 angeschlossen, welche in den entsprechenden Kühlmediumkanal34 münden. Insbesondere ist eine Zuführungsleitung für Kühlmedium und eine Abführungsleitung für Kühlmedium vorgesehen. - Die Oberfläche
38 des Halteelements28 ist plan (glatt). Sie kann eine Krümmung aufweisen (in2 nicht erkennbar), um eine spiegelnde Innenseite 14 bereitzustellen, welche gekrümmt ist. - An dem Halteelement
28 ist ein Spiegelelement50 angeordnet. (Es können auch mehrere Spiegelelemente angeordnet sein.) Das Spiegelelement50 umfasst beispielsweise an der Seite, welche die Innenseite14 bildet, eine spiegelnde Schicht52 . Diese spiegelnde Schicht52 ist beispielsweise mittels Silber gebildet. Die spiegelnde Schicht52 ist auf einer Glasschicht bzw. einem Glaselement54 angeordnet. Spiegelelemente50 werden auch als Vorderflächenspiegel bezeichnet. Die Glasschicht54 ist insbesondere aus einem Dünnglas hergestellt, welches eisenarm ist. Dadurch lässt sich die Solarstrahlungsabsorption minimieren. - Das oder die Spiegelelemente
50 sind wiederum über die Glasschicht54 mittels einer Kleberschicht56 an dem Halteelement28 fixiert. - Bei Hinterflächenspiegeln weist eine Glasschicht nach außen und deckt eine spiegelnde Schicht nach außen ab. Die spiegelnde Schicht ist an der Glasschicht angeordnet. Eine fakultative Schutzschicht sitzt unter der spiegelnden Schicht. In diesem Fall grenzt die Kleberschicht an diese Schutzschicht oder die spiegelnde Schicht an.
- Die Kleberschicht
56 ist dünn ausgebildet mit einer Dicke, welche unterhalb von 0,3 mm liegt und insbesondere kleiner oder gleich 0,1 mm ist. - Vorzugsweise ist die Kleberschicht
56 bezüglich ihrer Dicke gleichmäßig. Die mittlere Abweichung von der mittleren Dicke ist kleiner 10 %, vorzugsweise kleiner 5 % und besonders bevorzugt kleiner 1 %. - Die Kleberschicht
56 ist an der planen Oberfläche38 des zweiten Teils32 angeordnet. - Das Spiegelelement
50 hat mindestens an seiner dem zweiten Teil32 zugewandten Seite die Form des zweiten Teils32 . - Das Klebermaterial für die Kleberschicht
56 ist so gewählt, dass dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 0,55 W/mK beträgt. Je höher die Wärmeleitfähigkeit, desto besser. - Als Klebermaterial wird beispielsweise ein zweikomponentiger Silikonkautschuk eingesetzt. Das Klebermaterial ist insbesondere selbstaushärtend.
- Die Kleberschicht
56 wird vorzugsweise so hergestellt, dass sie keine Luftblasen enthält. Luftblasen könnten thermisch isolierend wirken und dadurch den Wärmestrom zur Kühlung des Spiegelelements50 verringern. - Die Kleberschicht
56 verbindet das Spiegelelement vollflächig mit dem Halteelement28 . Durch eine dünne Kleberschicht56 , durch welche das gesamte Spiegelelement50 zu dem Halteelement28 hin abgedeckt ist, kann der gesamte an dem Spiegelelement50 absorbierte Wärmestrom zu dem Halteelement28 geführt werden, an dem eine Wärmeabfuhr durch das Kühlmedium erfolgt. Durch eine solche Ausbildung lässt sich der Wärmestrom optimieren und es lässt sich gewährleisten, dass an dem Spiegelelement50 nicht zu hohe Temperaturen auftreten können, die zu Beschädigungen führen können. - Das Spiegelelement
50 ist so an dem Halteelement28 angeordnet, dass bei einer Betriebstemperatur der Spiegelvorrichtung26 (beispielsweise an einem Sekundärkonzentrator10 ) oder zumindest in einem Temperaturbereich um die Betriebstemperatur mechanische Spannungen an dem Spiegelelement50 weitgehend vermieden sind. Dies lässt sich dadurch erreichen, dass das Spiegelelement50 mit dem Halteelement28 bei der vorgesehenen Betriebstemperatur (bzw. bei einer Temperatur in der Nähe der vorgesehenen Betriebstemperatur) über die Kleberschicht56 verbunden wird. Die Glasschicht 54 und das metallische Material des Halteelements28 haben unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Wenn sie bei der Betriebstemperatur bzw. bei einer Temperatur in der Nähe des Betriebstemperatur miteinander verbunden werden, dann sind dort die mechanischen Spannungen minimiert. - Wenn nach der Verbindung die Spiegelvorrichtung
26 abkühlt, dann schrumpft das metallische Material des Halteelements28 stärker als das Material der Glasschicht54 . Dadurch werden auf die Glasschicht54 Druckspannungen und im Wesentlichen keine Zugspannungen ausgeübt. Glas weist eine hohe Schadenstoleranz bezüglich Druckspannungen, jedoch nicht bezüglich Zugspannungen auf. - Die erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung
26 funktioniert wie folgt: - Solarstrahlung trifft auf die spiegelnde Schicht
52 und wird von dort entsprechend beispielsweise zu dem Fenster eines volumetrischen Strahlungsempfängers reflektiert. Ein Teil der Solarstrahlung wird an dem Spiegelelement 50 absorbiert. Ferner liegt an dem Spiegelelement50 eine entsprechend hohe Strahlungsflussdichte vor, die zu einer Erwärmung führt. - Das Halteelement
28 wird durch Kühlmedium gekühlt, welches durch das oder die Kühlmediumkanäle34 strömt und Wärme von dem Halteelement28 über eine oder mehrere Leitungen48 abführt. Es bildet sich dann ein Wärmestrom von dem Spiegelelement50 zu dem Halteelement28 , welcher durch die Kleberschicht56 geht. Durch eine bezüglich der Dicke gleichmäßige Ausbildung der Kleberschicht56 ohne Luftblasen und durch eine vollflächige Kleberverbindung zwischen dem Spiegelelement50 und dem Halteelement28 lässt es sich gewährleisten, dass der Wärmestromfluss über den gesamten Verbindungsbereich des Spiegelelements50 und des Halteelements28 im Wesentlichen gleichmäßig ist. Dadurch wiederum werden Temperaturspitzen vermieden. - Es kann vorgesehen sein, dass an dem Halteelement
28 eine oder mehrere Öffnungen58 angeordnet sind, welche zwischen einer ersten Seite60 des ersten Teils30 und der Seite40 des zweiten Teils32 durchgehen. Die Öffnung oder Öffnungen58 sind dabei außerhalb der Kühlmediumkanäle34 angeordnet. Sie münden in die Kleberschicht56 . Dadurch lässt sich bei der Herstellung der Verbindung des Spiegelelements mit dem Halteelement28 überschüssiges Klebermaterial zu der ersten Seite60 hin abführen. - Die Verbindung des Halteelements
28 mit dem Spiegelelement50 wird mit Hilfe einer Vorrichtung hergestellt, von der Ausführungsbeispiele in den3 und4 gezeigt sind. Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung62 zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung26 umfasst eine erste Positioniereinrichtung64 und eine relativ zur ersten Positioniereinrichtung in einer Richtung66 bewegliche zweite Positioniereinrichtung. Die Richtung66 ist vorzugsweise parallel zur Schwerkraftrichtung. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass sowohl die erste Positioniereinrichtung64 als auch die zweite Positioniereinrichtung68 aufeinanderzu beweglich sind. Es ist auch möglich, dass entweder die erste Positioniereinrichtung64 oder die zweite Positioniereinrichtung 68 beweglich ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Positioniereinrichtung64 fest an einer Unterlage positioniert und die zweite Positioniereinrichtung68 in der Richtung66 auf die erste Positioniereinrichtung 64 zu beweglich. - Die erste Positioniereinrichtung
64 liegt bezogen auf die Schwerkraftrichtung unterhalb der zweiten Positioniereinrichtung68 . - Die zweite Positioniereinrichtung
68 dient zum Halten des Halteelements28 . Dieses ist zuvor durch Verbindung des ersten Teils30 mit dem zweiten Teil32 hergestellt. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass die Kühlmediumkanäle34 bereits hergestellt sind. Bei einer alternativen Ausführungsform wird zuerst die Verbindung des Halteelements28 mit dem Spiegelelement50 hergestellt und anschließend werden der oder die Kühlmediumkanäle34 hergestellt. - Die zweite Positioniereinrichtung
68 weist eine Oberflächengestalt70 auf, welche der Endform des Halteelements28 bezüglich der Seite40 des Halteelements28 entspricht. Das Halteelement28 wird diesbezüglich in seiner Endgestalt hergestellt und an der zweiten Positioniereinrichtung68 beispielsweise durch ablösbare Verklebung fixiert. - Die erste Positioniereinrichtung
64 weist eine Oberfläche72 auf, welche mindestens näherungsweise an die Gestalt des Spiegelelements50 angepasst ist. Die Gestalt des Spiegelelements50 wiederum entspricht mindestens näherungsweise der Gestalt des Halteelements28 , um eine vollflächige Verbindung zwischen dem Spiegelelement50 und dem Halteelement28 mit gleichmäßig dicker Kleberschicht56 zu erhalten. - An der Oberfläche
72 ist fest eine (zweite) elastische Matte74 fixiert, welche die Oberfläche72 mindestens in dem Bereich abdeckt, an dem das Spiegelelement50 positioniert wird. - Das Spiegelelement
50 wird an einer weiteren (ersten) elastischen Matte76 fixiert. Die Fixierung erfolgt auf ablösbare Weise beispielsweise durch Verklebung. - Die Matte
76 wird auf die Matte74 aufgelegt. Sie ist bezüglich der Matte74 verschieblich. Über die Bewegung der Matte76 mit daran fixiertem Spiegelelement50 kann dieses definiert ausgerichtet werden und insbesondere bezüglich des Halteelements28 ausgerichtet werden. - Die Matte
76 ist so ausgebildet, dass das Spiegelelement50 aufgrund des Eigengewichts der Matte76 elastisch gebogen wird und an die Form der darunterliegenden Unterlage (gebildet durch die Matte74 und die Oberfläche 72) mindestens näherungsweise angepasst wird. Die Matte76 weist dazu ein entsprechendes Gewicht und eine entsprechende Elastizität auf. Über die Auflage der Matte76 mit daran fixiertem Spiegelelement50 wird dieses mindestens näherungsweise in seine Endgestalt gebracht. - Anschließend wird die Kleberschicht
56 aufgetragen. Diese kann auf das Halteelements28 an der Oberfläche38 oder auf das Spiegelelement50 aufgetragen werden. Das Spiegelelement50 ist bei Vorderflächenspiegeln so positioniert, dass eine spiegelnde Schicht52 zu der Matte76 weist. Bei Hinterflächenspiegeln ist eine Glasschicht der Matte76 zugewandt. Auf der Glasschicht ist beabstandet zur Matte76 eine spiegelnde Schicht angeordnet und auf dieser gegebenenfalls eine Schutzschicht. Die Kleberschicht wird auf die spiegelnde Schicht oder die Schutzschicht aufgetragen. Wenn die erste Positioniereinrichtung64 unterhalb der zweiten Positioniereinrichtung68 liegt, dann ist das Aufbringen der Kleberschicht56 auf das Spiegelelement50 fertigungstechnisch günstiger. - Anschließend wird durch lineare Verfahrung die erste Positioniereinrichtung
64 auf die zweite Positioniereinrichtung68 zu gefahren. Die Verfahrung erfolgt so lange, bis Kontakt zwischen dem Halteelement28 und der Kleberschicht56 vorliegt. Durch Flächenpressung werden die zu verbindenden Bauteile (das Halteelement28 und das Spiegelelement50 ) zusammengepresst. Es erfolgt dabei eine flächenmäßig wirkende Druckkraft sowohl auf das Spiegelelement 50 von unten über die erste Positioniereinrichtung64 vermittelt über die Matten74 und76 als auch auf das Halteelement28 von oben. - Es lässt sich dadurch unabhängig von möglichen Formtoleranzen eine gleichmäßig dicke Kleberschicht
56 an der hergestellten Spiegelvorrichtung26 erreichen. Die Dicke der Kleberschicht56 lässt sich durch Steuerung der Kraft der Flächenpressung erreichen. - Über die Öffnung oder Öffnungen
58 kann gegebenenfalls überschüssiges Klebermaterial austreten. - Durch die erfindungsgemäße Lösung kann das Spiegelelement
50 genau bezüglich des Halteelements28 ausgerichtet werden. Es lässt sich eine vollflächige, dünne, gleichmäßige und blasenfreie Kleberschicht56 herstellen. Die Dicke der Kleberschicht56 ist durch das Herstellungsverfahren kontrollierbar. - Es ist dabei günstig, wenn die Herstellung der Verbindung zwischen dem Halteelement
28 und dem Spiegelelement50 bei der Betriebstemperatur der Spiegelvorrichtung26 oder in der Nähe der Betriebstemperatur durchgeführt wird. Dazu wird die Vorrichtung62 entsprechend geheizt. Der Vorrichtung62 ist dazu eine entsprechende Heizung78 zugeordnet. Bei der Herstellung der Verbindung sind die mechanischen Spannungen, die durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem Spiegelelement50 und dem metallischen Halteelement28 verursacht sind, minimiert. Nach Abkühlung entstehen aufgrund der größeren Wärmeausdehnung des metallischen Halteelements28 Druckspannungen an der Glasschicht54 des Spiegelelements50 , die jedoch unschädlich sind. Zugspannungen an dem Spiegelelement50 sind dagegen vermieden. - Das Klebermaterial für die Kleberschicht
56 wird so gewählt, dass es die zur Auftragung notwendige Viskosität aufweist. Die Spezifikation des Klebermaterials zum Erreichen der Verbindung zwischen dem Halteelement28 und dem Spiegelelement50 sind so, dass bei der Betriebstemperatur oder in der Nähe der Betriebstemperatur die Verbindung durch beispielsweise Aushärtung des Klebermaterials erreicht wird. Günstigerweise wird das Klebermaterial so gewählt, dass die Zeitdauer zur Herstellung der Verbindung minimiert ist. - Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich eine Verbindung zwischen einem metallischen Material und einem spröden Material wie Glas herstellen, wobei trotz stark unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten bei der Betriebstemperatur die gewünschte „optische“ Form des Spiegelelements
50 eingestellt werden kann, um optimale Reflexionseigenschaften zu erhalten. - Durch die erfindungsgemäße Lösung sind (außerhalb von Ausbuchtungen
36 ) dünne Halteelemente28 bereitgestellt, welche über eine noch dünnere Kleberschicht56 mit einem Spiegelelement50 verbunden sind. Dadurch wiederum lässt sich die Spiegelvorrichtung26 mit geringem Gewicht ausbilden. Die Spiegelvorrichtung26 kann bei der Betriebstemperatur im Wesentlichen frei von mechanischen Spannungen hergestellt werden mit einer optimierten Gestalt des Spiegelelements50 für die optischen Eigenschaften der Spiegelvorrichtung26 . Es lässt sich erreichen, dass Spiegelelemente50 bei der Betriebstemperatur nicht verwölbt sind, sondern ihre gewünschte optische Form haben. - Eine erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung
26 kann beispielsweise an einem Sekundärkonzentrator10 oder beispielsweise auch an einem Heliostaten eingesetzt werden. - Bei der Vorrichtung
62 wird die Flächenpressung zur Herstellung der Verbindung dadurch initiiert, dass die zweite Positioniereinrichtung68 in der Art eines Stempels auf die erste Positioniereinrichtung64 zugefahren wird und über diesen Stempel eine Verpressung durchgeführt wird. Die Verpressung erfolgt beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch. - Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Halteelement
28 und dem Spiegelelement50 , welches in4 schematisch gezeigt und dort mit 80 bezeichnet ist, sind die gleichen Elemente wie bei der Vorrichtung62 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. - Zusätzlich oder alternativ lässt sich die Flächenpressung durch eine Medium-Druckbeaufschlagungseinrichtung
82 einstellen bzw. erhöhen oder vergleichmäßigen. Die Medium-Druckbeaufschlagungseinrichtung82 weist eine Pumpe 84 (oder mehrere Pumpen84 ) auf. Von einer solchen Pumpe84 führt eine Sammelleitung86 zu der ersten Positioniereinrichtung64 und durch diese hindurch. - Von der Sammelleitung
86 führen eine Mehrzahl von Leitungen88 zu der Oberfläche72 und dabei zu der Matte74 . Die Leitungen88 sind dabei mit ihren Mündungen90 möglichst gleichmäßig angeordnet, um eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung über ein Medium wie Luft an der ersten Positioniereinrichtung64 zu erhalten. - Ferner führt eine Sammelleitung
92 von der Pumpe84 zu der zweiten Positioniereinrichtung68 . Von der Sammelleitung92 führen eine Mehrzahl von Leitungen94 zu einer Oberfläche der zweiten Positioniereinrichtung68 , an welcher an das Halteelement28 angeordnet ist. Die Leitungen94 sind gleichmäßig verteilt. - Über die Pumpe
84 lässt sich ein Druckbeaufschlagungsmedium wie Luft pumpen. Über die Leitungen88 lässt sich eine gleichmäßige Flächenkraft auf das Spiegelelement50 ausüben. Über die Leitungen94 lässt sich eine gleichmäßige Flächenkraft auf das Halteelement28 ausüben. Wenn diese aneinander positioniert sind, dann lässt sich eine zweiseitige Flächenkraft zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Halteelement28 und dem Spiegelelement50 unter Steuerung der Dicke der Kleberschicht56 erreichen. - Ansonsten funktioniert die Vorrichtung
80 wie die Vorrichtung62 .
Claims (43)
- Spiegelvorrichtung, umfassend eine Halteeinrichtung (27) mit mindestens einem Halteelement (28), welches durch ein Kühlmedium kühlbar ist, und ein oder mehrere Spiegelelemente (50), welche an dem mindestens einen Halteelement (28) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , dass das mindestens eine Halteelement (28) ein erstes Teil (30) umfasst, welches aus einem Flachmaterial hergestellt ist, und ein zweites Teil (32) umfasst, welches aus einem Flachmaterial hergestellt ist, dass an dem ersten Teil (30) und/oder zweiten Teil (32) ein oder mehrere Kühlmediumkanäle (34) durch Materialverformung des ersten Teils (30) als Ganzes gebildet sind, dass das erste Teil (30) und das zweite Teil (32) miteinander verbunden sind, und dass das mindestens eine Spiegelelement (50) auf dem mindestens einen Halteelement (28) aufgeklebt ist, wobei zwischen dem mindestens einen Spiegelelement (50) und dem mindestens einen Halteelement (28) eine Kleberschicht (56) angeordnet ist.
- Spiegelvorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) an einer Seite eine plane Oberfläche (38) aufweist. - Spiegelvorrichtung nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) an einer zweiten Seite (60), welche der ersten Seite gegenüberliegt, eine oder mehrere Ausbuchtungen (36) aufweist, durch welche der oder die Kühlmediumkanäle (34) gebildet sind. - Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) durch Hydroforming hergestellt ist.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke des ersten Teils (30) und/oder zweiten Teils (32) kleiner oder gleich 1,5 mm ist.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des mindestens einen Halteelements (28) außerhalb des oder der Kühlmediumkanäle (34) kleiner 3 mm ist.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des mindestens einen Halteelements (28) außerhalb des oder der Kühlmediumkanäle (34) kleiner 2 mm ist.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (30) und/oder das zweite Teil (32) aus einem metallischen Material hergestellt sind.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) oder ein Träger des mindestens einen Spiegelelements (50) aus einem Material hergestellt ist, welches einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als ein metallisches Material aufweist.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (30) und das zweite Teil (32) flächig miteinander verbunden sind.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Kleberschicht (56) kleiner oder gleich 0,3 mm ist.
- Spiegelvorrichtung nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Kleberschicht (56) kleiner oder gleich 0,1 mm ist. - Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Kleberschicht (56) gleichmäßig ist.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebermaterial eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,55 W/mK aufweist.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ersten Seite (60) des mindestens einen Halteelements (28) und einer gegenüberliegenden zweiten Seite (40) des mindestens einen Halteelements (28) eine oder mehrere Öffnungen (58) außerhalb des oder der Kühlmediumkanäle (34) angeordnet sind.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) eine spiegelnde Schicht (52) aufweist.
- Spiegelvorrichtung nach
Anspruch 16 , dadurch gekennzeichnet, dass die spiegelnde Schicht (52) eine Silberschicht ist. - Spiegelvorrichtung nach
Anspruch 16 oder17 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) mindestens einen Träger (54) aufweist, welcher aus eisenarmem Glas hergestellt ist. - Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) eine gekrümmte Spiegelfläche aufweist.
- Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betriebstemperatur oder einem Temperaturbereich um eine Betriebstemperatur das mindestens eine Spiegelelement (50) frei von mechanischen Spannungen an dem mindestens einen Halteelement (28) sitzt.
- Spiegelvorrichtung nach
Anspruch 20 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Temperatur unterhalb der Betriebstemperatur oder unterhalb einer unteren Temperatur eines Temperaturbereichs um die Betriebstemperatur an dem mindestens einen Spiegelelement (50) Druckspannungen herrschen und keine Zugspannungen herrschen. - Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Halteelementen (28), welche individuell gekühlt sind.
- Verwendung einer Spiegelvorrichtung gemäß einem der
Ansprüche 1 bis21 für einen Sekundärkonzentrator (10) oder einen Heliostaten. - Sekundärkonzentrator, welcher eine Spiegelvorrichtung gemäß einem der
Ansprüche 1 bis21 umfasst. - Heliostat, welcher eine Spiegelvorrichtung gemäß einem der
Ansprüche 1 bis21 umfasst. - Verfahren zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung gemäß einem der
Ansprüche 1 bis22 , welche mindestens ein Halteelement (28) und mindestens ein an dem mindestens einen Halteelement (28) angeordnetes Spiegelelement (50) umfasst, bei dem das mindestens eine Spiegelelement (50) an einer ersten Positioniereinrichtung (64) in seiner Endform mit einer spiegelnden Seite nach unten fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) in seiner Endform an einer zweiten Positioniereinrichtung (68) fixiert wird, eine Kleberschicht (56) auf das mindestens eine Spiegelelement (50) und/oder das mindestens eine Halteelement (28) aufgebracht wird, und die erste Positioniereinrichtung (64) und/oder die zweite Positioniereinrichtung (68) relativ zueinander aufeinanderzu verfahren werden, um eine Verbindung zwischen dem mindestens einen Spiegelelement (50) und dem mindestens einen Halteelement (28) herzustellen, wobei über die erste Positioniereinrichtung (64) und die zweite Positioniereinrichtung (68) das mindestens eine Spiegelelement (50) und das mindestens eine Halteelement (28) durch Flächenpressung über die Kleberschicht (56) miteinander verbunden werden. - Verfahren nach
Anspruch 26 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Positioniereinrichtung (64) und/oder die zweite Positioniereinrichtung (68) relativ zueinander linear aufeinanderzu verfahren werden. - Verfahren nach
Anspruch 26 oder27 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Positioniereinrichtung (64) bezüglich der Schwerkraftrichtung unterhalb der zweiten Positioniereinrichtung (68) angeordnet ist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 26 bis28 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Positioniereinrichtung (64) in ihrer Oberflächengestalt mindestens näherungsweise an die Endform der mindestens einen Spiegeleinrichtung angepasst ist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 26 bis29 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Positioniereinrichtung (68) in ihrer Oberflächengestalt an die Endform des mindestens einen Halteelements (28) angepasst ist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 26 bis30 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) an der ersten Positioniereinrichtung (64) auf einer elastischen ersten Matte (76) fixiert wird. - Verfahren nach
Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung über eine lösbare Verklebung erfolgt. - Verfahren nach
Anspruch 31 oder32 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Matte (76) so ausgebildet ist, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) durch die erste Matte (76) mindestens näherungsweise in seine Endform gebracht wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 31 bis33 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Matte (76) an der ersten Positioniereinrichtung (64) mindestens während eines Ausrichtvorgangs beweglich ist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 31 bis34 , dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Positioniereinrichtung (64) eine zweite elastische Matte (74) fixiert ist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 26 bis35 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenpressung über einen beweglichen Stempel erfolgt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 26 bis36 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenpressung über Beaufschlagung mit einem Druckmedium erfolgt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 26 bis37 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) aus einem ersten Teil (30) und einem zweiten Teil (32) hergestellt wird, welche verbunden werden, wobei an dem ersten Teil und/oder dem zweiten Teil ein oder mehrere Kühlmediumkanäle (34) hergestellt werden. - Verfahren nach
Anspruch 38 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) durch Hydroforming hergestellt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 26 bis39 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des mindestens einen Spiegelelements (50) und des mindestens einen Halteelements (28) bei einer Betriebstemperatur der Spiegelvorrichtung oder bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich um die Betriebstemperatur hergestellt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 26 bis40 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebermaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,55 W/mK verwendet wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 26 bis41 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kleberschicht (56) eine Dicke kleiner oder gleich 0,3 mm aufweist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 26 bis42 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) eine Dicke kleiner oder gleich 2 mm außerhalb von Kühlmediumkanälen aufweist.
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V, DE Free format text: FORMER OWNER: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND,ERWIN HOELLE,KLEMENS JAKOB, , DE Effective date: 20110513 Owner name: HOELLE, ERWIN, DE Free format text: FORMER OWNER: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND,ERWIN HOELLE,KLEMENS JAKOB, , DE Effective date: 20110513 Owner name: JAKOB, KLEMENS, DE Free format text: FORMER OWNER: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND,ERWIN HOELLE,KLEMENS JAKOB, , DE Effective date: 20110513 Owner name: JAKOB, KLEMENS, DE Free format text: FORMER OWNERS: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V. (DLR), 51147 KOELN, DE; HOELLE, ERWIN, 72348 ROSENFELD, DE; JAKOB, KLEMENS, 72348 ROSENFELD, DE Effective date: 20110513 Owner name: HOELLE, ERWIN, DE Free format text: FORMER OWNERS: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V. (DLR), 51147 KOELN, DE; HOELLE, ERWIN, 72348 ROSENFELD, DE; JAKOB, KLEMENS, 72348 ROSENFELD, DE Effective date: 20110513 Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V, DE Free format text: FORMER OWNERS: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V. (DLR), 51147 KOELN, DE; HOELLE, ERWIN, 72348 ROSENFELD, DE; JAKOB, KLEMENS, 72348 ROSENFELD, DE Effective date: 20110513 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V, DE Free format text: FORMER OWNERS: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V., 51147 KOELN, DE; HOELLE, ERWIN, 72348 ROSENFELD, DE; JAKOB, KLEMENS, 72348 ROSENFELD, DE Owner name: HOELLE, ERWIN, DE Free format text: FORMER OWNERS: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V., 51147 KOELN, DE; HOELLE, ERWIN, 72348 ROSENFELD, DE; JAKOB, KLEMENS, 72348 ROSENFELD, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
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R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |