DE19729074A1 - Nachführbarer Kollektor und Reflektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reflexion von Licht, bestehend aus einem Reflektormodul, sowie einen Kollektor.

Bekannt sind Reflektormodule, die ein einziges Reflek­ torelement aufweisen, das der Sonne nachgeführt wird. Durch die oftmals ausladende Größe des Reflektormoduls ist bei Schwenkbewegungen ein entsprechend großer Raum­ bedarf nötig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen einfach zu steuernden Reflektor zu schaffen, der aufgrund sei­ nes geringen Raumbedarfs bei Schwenkbewegungen platz­ sparend angeordnet werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß mehrere eine Re­ flexionsfläche aufweisende Reflektorelemente das Re­ flektormodul bilden, die Reflektorelemente durch ein gemeinsames bewegliches Verbindungsmittel miteinander gleichsinnig beweglich verbunden sind und eine Steue­ rung das Verbindungsmittel ausrichtet.

Hierbei weist das Reflektorelement einen die Refle­ xionsfläche aufnehmenden Reflexionsflächenträger auf, wobei der Reflexionsflächenträger an einer Elementauf­ hängung durch ein erstes Gelenk beweglich befestigt ist und durch ein zweites Gelenk mit dem Verbindungsmittel verbunden ist. Die Elementaufhängung und das Verbin­ dungsmittel sind Lochmasken, die regelmäßig angeordnete Bohrungen aufweisen, durch die sich die Reflexionsflä­ chenträger erstrecken. Die Position des Verbindungsmit­ tels ist durch eine Steuerung veränderbar, wodurch der Winkel der einzelnen Reflexionsflächenträger und somit der Reflexionsflächen veränderbar ist.

Eine weitere Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere eine Reflexionsfläche aufweisende Reflektorele­ mente das Reflektormodul bilden, die Reflektorelemente jeweils beweglich angeordnet sind, die Reflektorelemen­ te so ausgebildet sind, daß die Ausrichtung eines Re­ flektorelementes das benachbarte durch Berührung in der gleichen Weise ausgerichtet, und eine Steuerung minde­ stens ein Reflektorelement ausrichtet.

Hierbei liegen die Reflektorelemente wie aufrecht ste­ hende Dominosteine aneinander und bewegen sich infolge des Drucks, der durch ein benachbartes Reflektorelement ausgeübt wird. Um für alle den gleichen Anstellwinkel sicherzustellen weisen die Reflektorelemente eine be­ reichsweise bogenförmige Form auf.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es einen nach­ führbaren Kollektor zu schaffen, der kostengünstig zu erstellen ist.

Gelöst wird dies Aufgabe dadurch, daß die Reflexions­ fläche der bereits beschriebenen Vorrichtungen durch ein Kollektor ersetzt wird.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprü­ chen beschrieben. Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher be­ schrieben; es zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht eines Reflektorelements mit einem auf einem Reflexionsflächenträ­ ger angeordnetem Reflektorelement;

Fig. 2 die Vorderansicht des Reflektorelements aus Fig. 1;

Fig. 3 die Seitenansicht des durch Gelenke an einer Elementaufhängung und einem Verbin­ dungsmittel befestigten Reflektorele­ ments;

Fig. 4 die Seitenansicht des in Fig. 3 darge­ stellten in seinem Winkel veränderten Re­ flektorelements;

Fig. 5 die Vorderansicht des aus mehreren Re­ flektorelementen bestehenden Reflektormo­ duls;

Fig. 6 die Seitenansicht des in Fig. 5 darge­ stellten Reflektormoduls entlang des Schnitts A-A' bestehend aus mehreren Re­ flektorelementen, die an einer Element­ aufhängung befestigt sind, und durch ein Verbindungsmittel, das von einer Steue­ rung gesteuert wird, ausgerichtete wer­ den;

Fig. 7 die Vorderansicht einer Elementaufhängung in Form einer Lochmaske mit regelmäßig angeordneten Bohrungen;

Fig. 8 die Seitenansicht eines Kugelgelenks, das in einer Bohrungen einer als Elementauf­ hängung verwendeten Lochmaske angeordnet ist, und durch das ein Reflexionsflächen­ träger geführt ist;

Fig. 9 die Seitenansicht eines Kugelgelenks, das in einer Bohrung einer als Verbindungs­ mittel verwendeten Lochmaske angeordnet ist;

Fig. 10 ein Reflektormodul bestehend aus einer Mehrzahl von lichtdurchlässigen Kugel, in denen Reflexionsflächen angeordnet sind, und die durch ein Verbindungsmittel gegen eine Elementaufhängung gedrückt werden, wobei das Verbindungsmittel durch eine Steuerung bewegbar ist;

Fig. 11 eine Reflektormodul bestehend aus einer Mehrzahl von Reflektorelementen, die durch ein Gelenk mit einem Gehäuse ver­ bunden sind und aneinander liegen, wobei das unterste Reflektorelement mit einer Steuerung verbunden ist.

Fig. 12 das Reflektormodul aus Fig. 11 mit ver­ änderter Ausrichtung der Reflektorelemen­ te;

Fig. 13 ein Reflektorelement mit einem Reflexions­ flächenträger, dessen Reflektorseiten be­ reichsweise gebogen verlaufen;

Fig. 14 ein Reflektorelement, mit einer Refle­ xionsfläche, die durch Stellmittel zur Feinjustierung mit dem Reflexionsflächen­ träger verbunden ist;

Fig. 15 Langlochführungen, die in einem Verbin­ dungsmittel angeordnet sind und durch die sich Führungsstifte erstrecken.

Fig. 1 zeigt ein Reflektorelement 11, das aus einem Reflexionsflächenträger 13 besteht auf dem eine Refle­ xionsfläche 12 angeordnet ist. Der Reflexionsflächen­ träger 13 ist stabförmig ausgebildet und weist an sei­ nem einen Ende die vorzugsweise in einem rechten Winkel befestigte Reflexionsfläche 12 auf.

Fig. 2 zeigt die vorzugsweise runde Reflexionsfläche 12, auf dessen Rückseite der Reflexionsflächenträger 13 zentriert angeordnet ist. Vieleckige Reflexionsflächen sind ebenfalls verwendbar.

Die Fig. 3 und 4 zeigen das Reflektorelement 11, das durch ein Gelenk 14b mit einer Elementaufhängung 15 und durch ein Gelenk 14a mit einem Verbindungsmittel 16 verbunden ist. Vorzugsweise ist die Elementaufhängung 15 fest mit dem Gehäuse 18 verbunden und bildet somit den Bezugspunkt, um den die Reflektorelemente 11 ge­ neigt werden. Durch das Verbindungsmittel 16 werden ei­ nerseits eine Vielzahl von Reflektorelementen 11 mit­ einander verbunden, und andererseits der Neigungswinkel und die Ausrichtung der Reflektorelemente 11 bestimmt. Aufwärts und abwärts gerichtete Bewegungen des Verbin­ dungsmittels 16 verändern die Neigung der Reflexions­ flächenträger 13 und somit der Reflexionsflächen 12. Je nach Wahl der Art der Gelenke 14a, 14b ist eine Neigung in einer Dimension bei einem Stiftgelenk oder in zwei bei einem Kugelgelenk möglich.

Fig. 5 zeigt eine Vielzahl von Reflektorelementen 11, die ein Reflektormodul 10 bilden. Die Reihen der Re­ flektorelemente 11 sind hierbei versetzt angeordnet, so daß eine möglichst lückenlose Aneinandereihung der Re­ flexionsflächen 12 erreicht wird.

Fig. 6 zeigt eine Steuerung 17 die innerhalb des Ge­ häuses 18 angeordnet ist, wobei das Gehäuse 18 an sei­ ner Vorderseite eine lichtdurchlässige Scheibe 19 auf­ weist. Durch die Scheibe 19 tritt das Licht auf die Re­ flexionsflächen 12. Die Steuerung 17 besteht vorzugs­ weise aus einem - nicht dargestellten - Motor, der durch ein - nicht dargestelltes - Getriebe mit dem Ver­ bindungsmittel 16 verbunden ist und dieses in seiner Position verändert. Das Verbindungsmittel 16 ist vor­ zugsweise hängend mit der Steuerung 17 verbunden, wo­ durch eine einfachere Halterung und Positionierung er­ reicht wird.

Fig. 7 zeigt eine mögliche lochmaskenförmige Ausfüh­ rungsform der Elementaufhängung 15 mit Hilfe von Boh­ rungen 21. Hierbei wird der Reflexionsflächenträger 12 durch die Bohrungen 21 der Lochmaske 20 geführt, wobei eine Befestigung in den Bohrungen durch Gelenke 14a er­ folgt. Der Aufbau des Verbindungsmittels 16 ist vor­ zugsweise identisch zu dem der Elementaufhängung 15, wobei Mittel zur Verbindung mit der Steuerung 17 vorge­ sehen sind, die im folgenden genauer beschrieben wer­ den.

In einer weiteren Ausführungsform kann sowohl die Ele­ mentaufhängung 15 als auch das Verbindungsmittel 16 be­ weglich mit einer Steuerung 17 innerhalb des Gehäuses 18 angeordnet sein. Hierdurch wird eine geringere Posi­ tionsveränderung des Verbindungsmittels 16 zur Steue­ rung der Reflexionsflächen 12 nötig.

Die Fig. 8 und 9 zeigen den möglichen Aufbau der Ge­ lenke 14a und 14b. Hierbei handelt es sich um Kugelge­ lenke, die in den Bohrungen 21 der Lochmaske 20 ange­ ordnet sind. Bei der als Elementaufhängung 15 verwende­ ten Lochmaske 20 wird der Reflexionsflächenträger 13 durch das Gelenk 14b geführt. Bei der als Verbindungs­ mittel 16 verwendeten Lochmaske 20 endet hingegen der Reflexionsflächenträger 13 im Gelenk 14a.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Reflektormodul 10a aus einer Mehrzahl von licht­ durchlässigen kugelförmigen Reflektorelementen 11a be­ steht, in denen Reflexionsflächen 12a angeordnet sind. Die Reflektorelemente 11a werden durch ein plattenför­ miges Verbindungsmittel 16a gegen eine plattenförmige Elementaufhängung 15a gedrückt, wobei das Verbindungs­ mittel 16a durch die Steuerung 17 in seiner Position veränderbar ist. Die Elementaufhängung 15a bildet die Vorderseite des Gehäuses 18 in Form einer durchsichti­ gen Scheibe. Durch Bewegung des Verbindungsmittels wer­ den die kugelförmigen Reflektorelemente 11a gedreht, wodurch der Reflexionswinkel der in ihnen angeordneten Reflexionsflächen 12a verändert wird. Vorzugsweise ver­ laufen die Reflexionsflächen 12a durch den Mittelpunkt der Kugel.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine weitere Lösung der Aufgabe. Hierbei besteht ein Reflektormodul 10b aus ei­ ner Mehrzahl von Reflektorelementen 11b, die durch ein Gelenk 14c mit dem Gehäuse 18 verbunden sind. Das Ge­ lenk 14c ist hierbei an der der Reflexionsfläche 12b abgewandten Seite angeordnet. Das unterste Reflektor­ element 14c ist mit einer Steuerung 17 verbunden, die die Neigung des Reflektorelements 11b bestimmt, indem das Reflektorelement 11b nach oben oder unten geneigt wird. Die weiteren Reflektorelemente 11b werden wie Do­ minosteine nach oben oder unten bewegt. Vorzugsweise werden die Reflektorelemente 11b durch ein - nicht dar­ gestelltes - Verbindungsmittel, z. B. ein Gummiband, an­ einander gedrückt.

Fig. 13 zeigt die Bereichsweise bogenförmige Ausge­ staltung der Reflektorseiten 23. Hierbei ist der Durchmesser x vom Abstand h abhängig. Es ergibt sich h aus dem Abstand der parallel zur Reflexionsfläche (12b) verlaufenden Ebene die den Durchmesser x aufweist. Da­ bei berechnet sich x wie folgt:

x = 2.d.cos(arc sin h/d) - d

wobei d der konstante Durchmesser der Reflexionsfläche 12b ist.

Fig. 14 zeigt ein Reflektorelement 11, dessen Refle­ xionsfläche 12 durch ein Stellmittel 23 mit dem Refle­ xionsflächenträger 13 verbunden ist. Bei diesem Stell­ mittel handelt es sich vorzugsweise um Schrauben, die eine feine Ausrichtung der Reflexionsfläche 12 ermögli­ chen. Durch diese Ausführung kann das einfallende Licht gebündelt und auf einen Punkt ausgerichtet werden.

Fig. 15 zeigt zwei Langlochführungen 25 und 26, die in einem Verbindungsmittel 16 angeordnet sind und durch die sich Führungsstifte 27 und 28 erstrecken. Die Füh­ rungsstifte 27 und 28 können durch die Steuerung 17 vertikal bzw. horizontal verschoben werden, wodurch der Neigungswinkel der Reflektorelemente 11, 11a verändert wird. Vorzugsweise stehen die Langlochführungen 25 und 26 in einem rechten Winkel zueinander. Die Langlochfüh­ rungen 25 und 26 dienen dem Ausgleich der Bewegung der Führungsstifte 27 und 28.

In manchen Fällen ist es von besonderer Bedeutung, daß das reflektierte Licht nicht durch ungenaue Reflektore­ lementeinstellung gebündelt wird, wodurch ein Überhit­ zung des Zielobjekts erfolgen kann. Um diese Problema­ tik zu umgehen, streuen die Reflexionsflächen einen ge­ wissen Teil der einfallenden Sonnenstrahlung.

Zur Nutzung der Sonnenstrahlung können alle aufgeführ­ ten Vorrichtungen ebenfalls mit Kollektoren anstatt mit Reflektorflächen ausgestattet sein. Um einen Schatten­ wurf zu vermeiden weisen die einzelnen Reflektorelemen­ te 11, 11a, 11b einen größeren Abstand voneinander auf.

Bezugszeichenliste

10

,

10

a,

10

b Reflektormodul

11

,

11

a,

11

b Reflektorelement

12

,

12

a,

12

b Reflexionsfläche

13

,

13

a Reflexionsflächenträger

14

a,

14

b,

14

c Gelenk

15

,

15

a Elementaufhängung

16

,

16

a Verbindungsmittel

17

Steuerung

18

Gehäuse

19

Scheibe

20

Lochmaske

21

Bohrung

22

Reflektorkante

23

Reflektorseite

24

Stellmittel

25

,

26

Langlochführung

27

,

28

Führungsstift
d Durchmesser der Reflexionsfläche
h Abstand von der Reflexionsfläche d
x Durchmesser des Reflektorelements in Abhängigkeit von der Höhe h

Claims (22)

1. Vorrichtung zur Reflexion von Licht, bestehend aus einem Reflektormodul, dadurch gekennzeichnet, daß meh­ rere eine Reflexionsfläche (12, 12a) aufweisende Re­ flektorelemente (11, 11a) das Reflektormodul (10, 10a) bilden, die Reflektorelemente (11, 11a) durch ein ge­ meinsames bewegliches Verbindungsmittel (16, 16a) mit­ einander gleichsinnig beweglich verbunden sind und ei­ ne Steuerung (17) das Verbindungsmittel (16, 16a) aus­ richtet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Reflektorelement (11) einen die Refle­ xionsfläche (12) aufnehmenden Reflexionsflächenträger (13) aufweist und der Reflexionsflächenträger (13) durch eine Elementaufhängung (15) geführt ist und an der Elementaufhängung (15) durch ein erstes Gelenk (14b) befestigt ist und durch ein zweites Gelenk (14a) mit dem Verbindungsmittel (16) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementaufhängung (15) und das Verbindungsmittel (16) parallel angeordnete Lochmasken (20) sind, die regelmäßig angeordnete Bohrungen (21) aufweisen, durch die sich die Reflexionsflächenträger (13) erstrecken und mit den Gelenken (14a, 14b) an dem Verbindungsmittel (16) und der Elementaufhängung (15) befestigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gelenke (14a, 14b) Stiftdurchführun­ gen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gelenke (14a, 14b) Kugelgelenke sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementaufhängung (15) mit ei­ nem Gehäuse (18) fest verbunden ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Elementaufhängung (15) als auch das Verbindungsmittel (16) durch die Steue­ rung (17) beweglich innerhalb des Gehäuses (18) ange­ ordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerung (17) einen Motor aufweist, der über ein Getriebe das Verbindungsmittel (16) und/oder die Elementaufhängung (15) in seiner Position verändert.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (17) fernsteuerbar ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (17) vom Einfallwin­ kel der Sonne abhängig ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) im Bereich der Reflektorelemente (13) eine lichtdurchlässige Scheibe (19) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Reflektorelement (11a) kugelförmig und lichtdurchlässig ist, die Reflexionsfläche (12a) in­ nerhalb des kugelförmigen Reflektorelements (11a) an­ geordnet ist und die kugelförmigen Reflektorelemente (11a) zwischen das plattenförmige, bewegliche Verbin­ dungsmittel (16a) und der plattenförmigen, lichtdurch­ lässigen Elementaufhängung (15a) geklemmt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerung (17) mit dem Verbindungs­ mittel (16a) und/oder Elementaufhängung (15a) verbun­ den ist.

14. Vorrichtung zur Reflexion von Licht, bestehend aus einem Reflektormodul, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere eine Reflexionsfläche (12b) aufweisende Re­ flektorelemente (11b) das Reflektormodul (10b) bilden, die Reflektorelemente (11b) jeweils beweglich angeord­ net sind, die Reflektorelemente (11b) so ausgebildet sind, daß die Ausrichtung eines Reflektorelementes (11b) das benachbarte Reflektorelement (11b) durch Be­ rührung in der gleichen Weise ausgerichtet, und eine Steuerung (17) mindestens ein Reflektorelement (11b) ausrichtet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine Reflektorseite (23) des Reflektorelements (10b) an mindestens einer Reflektor­ kante (22) oder Reflektorseite (23) eines angrenzenden Reflektorelements (11b) anliegt.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 und 15, da­ durch gekennzeichnet, das der Reflektorelement (13a) bereichsweise bogenförmig verjüngende Reflektorseiten (23) aufweist, die eine gleiche Ausrichtung wie das angrenzende Reflektorelement (11b) sicherstellt.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, das die Reflektorseiten (23) durch die Formel x = 2.d.cos(arc sin h/d) - d bestimmt werden, wobei x der Durchmesser des Reflektorelements in Abhängigkeit vom konstanten Durchmesser d der Re­ flexionsfläche (12b) und dem Abstand h von der Refle­ xionsfläche (12b).

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das die Reflexionsflächen (12, 12a, 12b) das einfallende Licht leicht streuen.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsflächen (12, 12a, 12b) durch ein Stellmittel (24) justierbar sind.

20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (17) mindestens zwei in einem Winkel zueinander bewegliche Führungsstifte (27, 28) aufweist, die in auf dem Verbindungsmittel (16, 16a) angeordnete Langlochführungen (25, 26) grei­ fen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, der Winkel, in dem die Führungsstifte (27, 28) zueinander beweglich sind, 90° beträgt.

22. Reflektor dadurch gekennzeichnet, daß die Refle­ xionsfläche (12, 12a, 12b) der Vorrichtungen in den Ansprüchen 1 bis 20 ein Kollektor ist.