DE102013225455A1 - Mounting a parabolic trough collector on a device - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (26) zur Positionierung einer gekrümmten Spiegelfläche (12) eines Parabolrinnenkollektors (10) während einer Montage. Die Vorrichtung (26) umfasst mehrere Spanten (28), wobei die Spanten (28) so angeordnet und geformt sind, dass sie Stützstellen für die Spiegelfläche (12) aufweist. Die Spanten (28) sind so zueinander angeordnet, dass die gekrümmte Spiegelfläche (12) mit ihrer im Betrieb der Sonne zugewandten Oberfläche auf mindestens zwei Spanten (28) aufliegt.Device (26) for positioning a curved mirror surface (12) of a parabolic trough collector (10) during assembly. The device (26) comprises a plurality of frames (28), the frames (28) being arranged and shaped such that they have support points for the mirror surface (12). The frames (28) are arranged relative to one another in such a way that the curved mirror surface (12) rests on at least two frames (28) with its surface facing the sun during operation.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung der gekrümmten Spiegelfläche eines Parabolrinnenkollektors während einer Montage. The present invention relates to a device for positioning the curved mirror surface of a parabolic trough collector during assembly.
Außerdem ist Teil der Erfindung ein Verfahren zum Verbinden der Tragstruktur eines Parabolrinnenkollektors mit dessen Spiegelfläche.In addition, part of the invention is a method for connecting the support structure of a parabolic trough collector with its mirror surface.
Parabolrinnenkollektoren sind der Sonne nachgeführte, fokussierende Solarkollektoren. Ihre einachsig parabolisch gekrümmte Spiegelfläche reflektiert das Sonnenlicht auf ein entlang der Brennlinie der Spiegelfläche angebrachtes vakuumisoliertes Absorberrohr. Die Spiegelfläche entsteht in der Regel durch Beschichten einer oder mehrerer gekrümmter Glasscheiben. Ein durch das Absorberrohr gepumptes Wärmeträgermedium – in der Regel ein synthetisches Thermoöl oder flüssiges Salz – wird durch die konzentrierte Solarstrahlung erhitzt. Durch Hintereinanderschalten von mehreren Parabolrinnenkollektoren entstehen mehrere hundert Meter lange Stränge, so genannte Loops. Das heiße Wärmeträgermedium einer großen Anzahl dieser Loops wird gesammelt und bspw. zentral einem Dampferzeuger zugeführt, dem eine konventionelle Dampfturbine mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie nachgeschaltet ist. Die Kollektoren werden in der Regel hydraulisch dem Stand der Sonne nachgeführt.Parabolic trough collectors are sun-tracking, focusing solar collectors. Its uniaxially parabolically curved mirror surface reflects the sunlight onto a vacuum-insulated absorber tube mounted along the focal line of the mirror surface. The mirror surface is usually formed by coating one or more curved glass sheets. A heat transfer medium pumped through the absorber tube - usually a synthetic thermal oil or liquid salt - is heated by the concentrated solar radiation. By connecting several parabolic trough collectors in series, several hundred meter long strands, known as loops, are created. The hot heat transfer medium of a large number of these loops is collected and, for example, fed centrally to a steam generator, which is followed by a conventional steam turbine with a generator for generating electrical energy. As a rule, the collectors are hydraulically adjusted to the position of the sun.
Voraussetzung für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Parabolrinnenkollektors ist eine hochgenaue und absolut ebene Anordnung der Spiegelfläche. Dabei ist höchstmögliche Präzision gefordert. Es muss sichergestellt werden, dass sich die Anordnung während des Betriebs nicht verändert. Die gekrümmte Spiegelfläche kann auch aus unterschiedlichen parabelförmig gekrümmten Segmenten bestehen und ist für den Betrieb in der Regel auf einer fachwerkartig aufgebauten, torsionssteifen Tragstruktur fixiert.The prerequisite for proper operation of the parabolic trough collector is a highly accurate and absolutely flat arrangement of the mirror surface. The highest possible precision is required. It must be ensured that the arrangement does not change during operation. The curved mirror surface may also consist of different parabolic curved segments and is fixed for operation usually on a truss-like, torsion-resistant support structure.
Aufgabe der Erfindung ist es, die verspiegelten Glasscheiben, aus denen die Spiegelfläche eines Parabolrinnenkollektors zusammengesetzt ist, während einer Montage des Parabolrinnenkollektors höchstpräzise anzuordnen und dann mit der Tragstruktur spannungsfrei zu verbinden. The object of the invention is to arrange the mirrored glass panes, of which the mirror surface of a parabolic trough collector is composed, during assembly of the parabolic trough collector with high precision and then to connect stress-free with the support structure.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionierung einer gekrümmten Spiegelfläche eines Parabolrinnenkollektors während einer Montage vorgeschlagen, die mehrere Spanten umfasst, wobei die Spanten so angeordnet und geformt sind, dass sie Stützstellen für die Spiegelfläche aufweist. Die Spanten sind so zueinander angeordnet, dass jede der gekrümmten und beschichteten Glasscheiben, welche zusammengesetzt die Spiegelfläche bilden, mit ihrer im Betrieb der Sonne zugewandten Oberfläche auf mindestens zwei Spanten aufliegt oder an drei bzw. noch mehr Auflagepunkten gestützt und positioniert wird.To achieve this object, a device according to the invention for positioning a curved mirror surface of a parabolic trough collector during assembly is proposed, which comprises a plurality of frames, wherein the frames are arranged and shaped so that it has support points for the mirror surface. The frames are arranged relative to one another such that each of the curved and coated glass panes, which form the mirror surface in combination, rests with at least two frames on its surface facing the sun during operation or is supported and positioned at three or even more contact points.
Die Spanten sind sehr präzise zugeschnitten und positioniert, so dass die Glasscheiben sehr genau positioniert sind, bevor sie mit der Tragstruktur verbunden werden. Daher erzeugt die solcherart hergestellte Spiegelfläche eine sehr stark fokussierte Brennlinie auf dem Absorberrohr. Dies erhöht den Wirkungsgrad des Parabolrinnenkollektors. The frames are very precisely cut and positioned, so that the glass sheets are positioned very accurately before they are connected to the support structure. Therefore, the mirror surface thus produced produces a very focused focal line on the absorber tube. This increases the efficiency of the parabolic trough collector.
Die Glasscheiben werden auf die Spanten gelegt und solange auf den Spanten verschoben bzw. justiert, bis sie die gewünschte Position haben. Die durch das Eigengewicht verursachte Verformung der Glasscheiben auf der Vorrichtung, wird durch die Zahl der Auflagepunkte minimiert. The glass panes are placed on the frames and moved or adjusted on the frames until they have the desired position. The deformation caused by the weight of the glass sheets on the device is minimized by the number of support points.
Zwischen den einzelnen Spanten können auch Rollen angeordnet sein, die ein Verschieben bzw. Justieren der Glasscheiben auf den Spanten erleichtern. Rollers can also be arranged between the individual frames, which facilitate a displacement or adjustment of the glass panes on the frames.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine höhenverstellbare Aufnahme für die Tragstruktur des Parabolrinnenkollektors aufweist. Während der Montage werden zunächst die Glasscheiben der Spiegelfläche auf den Spanten ausgerichtet und positioniert beziehungsweise justiert. In a preferred embodiment it is provided that the device has a height-adjustable receptacle for the support structure of the parabolic trough collector. During assembly, the glass panes of the mirror surface are first aligned on the frames and positioned or adjusted.
Anschließend wird auf den Glasscheiben und/oder an der Tragstruktur dort wo sie mit den Glasscheiben verbunden werden sollen, ein geeigneter Klebstoff aufgetragen und danach mit Hilfe der höhenverstellbaren Aufnahme die Tragstruktur soweit abgesenkt, dass der Klebstoff die Glasscheiben und die Tragstruktur miteinander verbindet. Sobald der Klebstoff so weit abgebunden hat, dass er das Gewicht der Glasscheiben tragen kann, wird die Tragstruktur und mit ihr die Glasscheiben von der Vorrichtung angehoben. An einem anderen Ort kann der Klebstoff dann vollständig aushärten und die Vorrichtung steht wieder zur Verfügung. Subsequently, a suitable adhesive is applied to the glass panes and / or to the supporting structure where they are to be connected to the glass panes, and then, with the aid of the height-adjustable receiver, the supporting structure is lowered to such an extent that the adhesive connects the glass panes and the supporting structure. Once the adhesive has set so far that it can carry the weight of the glass panes, the support structure and with it the glass panes of the device is raised. In another location, the adhesive can then cure completely and the device is available again.
Durch die Positionierung der Glasscheiben auf den höchstpräzise zugeschnittenen Spanten wird die von den Spanten vorgegebene Geometrie zuverlässig und reproduzierbar auf die Spiegelfläche übertragen. By positioning the glass panes on the highly precise cut-to-size frames, the geometry specified by the frames is reliably and reproducibly transferred to the mirror surface.
Aufgrund der guten Zugänglichkeit der Vorrichtung beim Auflegen der Glasscheiben, ist deren Handhabung relativ einfach. Due to the good accessibility of the device when placing the glass, their handling is relatively easy.
Ferner ist eine Ausgleichseinrichtung für eine schwerkraftinduzierte Verformungen der Tragstruktur vorgesehen, damit vor dem Verkleben eine Verformung/Verbiegung der Tragstruktur kompensiert werden kann. Die Ausgleichseinrichtung ist vorzugsweise in der Mitte der Vorrichtung angeordnet. Dort ist ohne die Ausgleichsvorrichtung die Durchbiegung der Tragstruktur am größten. Further, a compensation device for a gravitational induced deformations of the support structure is provided so that compensates for a deformation / bending of the support structure prior to bonding can be. The compensation device is preferably arranged in the middle of the device. There, without the compensating device, the deflection of the support structure is greatest.
Diese Kompensation hat zur Folge, dass die Brennlinie der Spiegelfläche im Betrieb sehr gerade ist und somit vollständig innerhalb des ebenfalls gerade ausgebildeten Absorberrohrs liegt. Dies trägt zu einer verbesserten optischen Qualität und einem erhöhten Wirkungsgrad des Parbolrinnenkollektors bei.This compensation has the consequence that the focal line of the mirror surface during operation is very straight and thus lies completely within the absorber tube which is likewise straight. This contributes to improved optical quality and increased efficiency of the Parbolrinnenkollektors.
Die Ausgleichseinrichtung kann dabei z.B. durch einen mittig in der Spiegelfläche angeordneten Spalt auf die Tragstruktur wirken und einer Durchbiegung der Tragstruktur beim Aufsetzen auf die Spiegelfläche entgegenwirken beziehungsweise diese sogar überkompensieren. The equalizing device may be e.g. act through a centrally disposed in the mirror surface gap on the support structure and counteract a deflection of the support structure when placed on the mirror surface or even overcompensate.
Es wird damit erreicht, dass die Tragstruktur über die gesamte Länge etwa gleich nah an die Glasscheiben herangeführt werden kann, so dass alle Klebeverbindungen zwischen Glasscheibe und Tragstruktur gleich dick ausfallen und von gleicher Qualität sind. It is thus achieved that the support structure over the entire length can be brought approximately equal to the glass panes, so that all the adhesive bonds between glass and support structure are the same thickness and are of the same quality.
Damit kann vor dem Verbinden der Tragstruktur mit der Spiegelfläche eine Verformung/Verbiegung der Tragstruktur kompensiert werden, was sich durch die starre Verbindung der Tragstruktur mit der Spiegelfläche auch während des Betriebs des Parabolrinnenkollektors positiv auswirkt. This can be compensated before joining the support structure with the mirror surface deformation / bending of the support structure, which has a positive effect by the rigid connection of the support structure with the mirror surface during operation of the parabolic trough collector.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
- • Auflegen und Ausrichten der Spiegelfläche auf Spanten einer Vorrichtung zu einer bestimmungsgemäßen Positionierung;
- • Positionieren der Tragstruktur für die Spiegelfläche in unmittelbarer Nähe der Spiegelfläche; und
- • Verkleben der Spiegelfläche mit der Tragstruktur.
- • placing and aligning the mirror surface on frames of a device for proper positioning;
- • positioning the support structure for the mirror surface in the immediate vicinity of the mirror surface; and
- • Gluing the mirror surface to the support structure.
Beim Positionieren der Tragstruktur über der Spiegelfläche wird im Bereich der Klebeflächen ein Abstand von mehr als einem Millimeter und weniger als 10 Millimeter, bevorzugt weniger als 5 Millimeter, als Toleranzausgleich eingehalten. Dadurch ergeben sich sehr belastbare Klebeverbindungen und gleichzeitig ist der Prozess des Verklebens gut zu beherrschen.When positioning the support structure over the mirror surface, a distance of more than one millimeter and less than 10 millimeters, preferably less than 5 millimeters, is maintained in the area of the adhesive surfaces as tolerance compensation. This results in very durable adhesive joints and at the same time, the process of bonding is easy to master.
Die Montage des Parabolrinnenkollektors ist beendet, wenn der Klebstoff so weit abgebunden hat, dass die Tragstruktur aus der Vorrichtung entfernt werden kann. Dies ist der Fall, sobald die Klebeverbindung zwischen der Spiegelfläche und der Tragstruktur das Eigengewicht der Spiegelfläche ohne Verrutschen bzw. Verschieben tragen kann. Anschließend kann der Parabolrinnenkollektor bestimmungsgemäß verwendet werden. The assembly of the parabolic trough collector is completed when the adhesive has set so far that the support structure can be removed from the device. This is the case as soon as the adhesive bond between the mirror surface and the support structure can carry the dead weight of the mirror surface without slippage or displacement. Subsequently, the parabolic trough collector can be used as intended.
Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be explained by way of example with reference to FIGS. Show it:
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the embodiments
Typischerweise konzentriert der Parabolrinnenkollektor
Der so ausgebildete Parabolrinnenkollektor
Ein einzelner Parabolrinnenkollektor ist etwa 8 m bis 30 m lang. Durch Hintereinanderschalten von mehreren Elementen können mehrere hundert Meter lange Kollektoreinheiten geschaffen werden. Die Breite der Spiegelfläche
Das in den Absorberrohren
Neben horizontal wirkenden Windbelastungen sind windinduzierte Torsionslasten, sowie eine gewisse zulässige Verformung für die Gestaltung einer geeigneten Tragstruktur, die bspw. als eine Glas-Stahl-Struktur ausgebildet sein kann, unbedingt zu berücksichtigen. Insbesondere müssen die Parabolrinnenkollektoren mit der Tragstruktur torsionssteif ausgebildet sein. Dazu ist die Tragstruktur bevorzugt als Fachwerk ausgebildet und besteht aus Stäben und Knoten.In addition to horizontally acting wind loads wind-induced torsional loads, and a certain allowable deformation for the design of a suitable support structure, which may be formed, for example. As a glass-steel structure, necessarily be considered. In particular, the parabolic trough collectors must be formed torsionally rigid with the support structure. For this purpose, the support structure is preferably designed as a framework and consists of rods and nodes.
Voraussetzung für einen ordnungsgemäßen und effizienten Betrieb des Parabolrinnenkollektors
Die
Bei Parabolrinnenkollektoren nach dem Stand der Technik wird die Tragstruktur
Um dies zu vermeiden, umfasst die Erfindung eine sehr präzise ausgebildete (Montage-)Vorrichtung
Spanten sind aus dem Schiffsbau bekannt. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Die Spanten
Des Weiteren weist die Vorrichtung
Aufgrund des hohen Eigengewichts biegt sich die Tragstruktur
Beim Absenken der Tragstruktur
Die Ausgleichseinrichtung
Wenn die die Spiegelfläche
Dazu werden leistungsfähige Verbindungsmittel, wie z.B. Montagekleber oder Kontaktkleber (z.B. Kleiberit®) verwendet. Diese Klebstoffe können auch einen gewissen Abstand (bis zu 5mm, bisweilen aber auch bis zu 10 mm) zwischen den Spiegelflächensegmente
Nach dem Auftragen des Klebers (punktuell auf den „Rückseiten“ der Glasscheibensegmente
Zwischen der Spiegelfläche
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage des Parabolrinnenkollektors
- • Auflegen und Ausrichten der Spiegelfläche
12 auf der Vorrichtung26 zur bestimmungsgemäßen Positionierung; - •
Positionieren einer Tragstruktur 20 auf der Spiegelfläche12 in unmittelbarer Nähe der Spiegelfläche12 ; und - •
Verkleben der Spiegelfläche 12 mit der Tragstruktur 20 .
- • Placing and aligning the
mirror surface 12 on thedevice 26 for proper positioning; - • Positioning a
support structure 20 on themirror surface 12 in the immediate vicinity of themirror surface 12 ; and - • Gluing the
mirror surface 12 with the supportingstructure 20 ,
Das erfindungsgemäße Verfahren ist beendet, sobald die Klebeverbindung zwischen der Spiegelfläche
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anbringen einer Tragstruktur
- •
Ungenauigkeiten der Tragstruktur 20 werden nicht auf dieSpiegelfläche 12 übertragen. Damit verbessert sich die optische Qualität bzw. der Wirkungsgrad desParabolrinnenkollektors 10 . - •
Die Spiegelflächen 12 werden bei der Montage nicht verformt und bleiben eigenspannungsfrei. - •
Die Tragstruktur 20 lässt sich wirtschaftlicher herstellen, da Fertigungstoleranzen weitgehend von der optischen Qualität des Parabolrinnenkollektor10 entkoppelt sind.
- • Inaccuracies of the supporting
structure 20 Do not be on themirror surface 12 transfer. This improves the optical quality or the efficiency of theparabolic trough collector 10 , - • The mirror surfaces
12 are not deformed during assembly and remain free of residual stress. - • The supporting
structure 20 can be produced more economically, since manufacturing tolerances largely of the optical quality of theparabolic trough collector 10 are decoupled.
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