DE19927839A1 - Tragkonstruktion für eine Vorrichtung zur Konzentration von Sonnenstrahlen - Google Patents
Tragkonstruktion für eine Vorrichtung zur Konzentration von SonnenstrahlenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Konzentration von Sonnenstrahlen nach dem Oberbegriff des
Hauptanspruchs.
Um die Sonnenstrahlung zur Energieerzeugung zu nutzen,
ist es bekannt, großflächige Parabolspiegel entweder polar
oder azimutal aufzuhängen. Sie werden über entsprechende
Stellmotoren zweiachsig der Sonne nachgeführt.
Bei einer Vorrichtung zur Entsalzung von Meerwasser
nach der EP 0 593 465 B1 (deutsche Übersetzung der Europäi
schen Patentschrift unter der Veröffentlichungs-Nr.
DE 691 21 916 T2) ist ein Kollektor (vgl. Fig. 6c) über
eine Tragkonstruktion abgestützt. Das Gewicht des Kollek
tors wird über ein Kugelgelenk auf einer Grundfläche abge
stützt. Teleskopisch längenveränderliche Stellglieder, die
gelenkig an der Grundfläche bzw. an der Unterseite des Kol
lektors befestigt sind, ermöglichen eine Nachführung des
Kollektors nach dem Sonnenstand. Die teleskopisch längen
veränderlichen Stellglieder weisen jeweils einen ein- und
ausfahrbaren Abschnitt auf, der in einer Halterung über
Führungsrollen geführt ist. Jeder ausfahrbare Abschnitt
weist zwei Zahnstangen auf, in die seitlich angeordnete
Zahnräder eingreifen. Zum Ein- und Ausfahren der Stellglie
der werden die Zahnräder elektromotorisch angetrieben.
Die vorstehend erläuterte Tragkonstruktion setzt einen
beträchtlichen konstruktiven und baulichen Aufwand voraus,
der sich in entsprechenden Systemkosten niederschlägt. Die
se Tragkonstruktion ist im Zusammenhang mit einer Vorrich
tung zur Konzentration von Sonnenstrahlen in preiswerten
Stromerzeugungsanlagen nicht zu gebrauchen.
Bei der Anordnung nach der US-A 3,118,437 kommen zwei
Parabolspiegel zum Einsatz, die die Sonnenstrahlen unter
zweifacher Umlenkung in einem Brennpunkt bündeln, der au
ßerhalb der Begrenzungslinien des Spiegel-Systems liegt.
Die Spiegel sind über Führungsrollen auf einer kreisrunden
Führungsschiene abgestützt. Zur Nachführung nach dem Son
nenstand kann das System zusätzlich geneigt werden. Eine
vergleichbare Tragkonstruktion zeigt ferner noch die
US-A 1,951,404. Auch bei diesen Tragkonstruktionen ist der
hohe bauliche Aufwand nachteilig.
Allgemein bekannt sind ferner Stellglieder, die bei
spielsweise als Stellspindeln in Form von Trapez-Gewinde
spindeln, Kugelrollspindeln oder dergleichen oder als Hy
draulik-Zylinder ausgebildet sind. Bei den Stellspindeln
bewegt sich eine Mutter entlang der nutzbaren Länge, wobei
die Gesamtlänge der Stellspindel immer größer als der er
zielbare Verstellweg ausfällt. Die Herstellung dieser
Stellspindeln ist zeitaufwendig und entsprechend teuer.
Hydraulik-Zylinder benötigen ein Hydraulik-Aggregat und ein
Weg-Meßsystem. Auch hier ist der Preis hoch, außerdem be
steht die Gefahr einer Leckage.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht
darin, eine Tragkonstruktion für eine gattungsgemäße Vor
richtung zu schaffen, die mit hoher Genauigkeit und gerin
gen Investitionskosten eine Nachführung des Systems nach
dem Sonnenstand ermöglicht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit
einer Vorrichtung zur Konzentration von Sonnenstrahlen ge
löst, die neben den Merkmalen des Gattungsbegriffs zusätz
lich die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptan
spruchs aufweist. Da die Tragkonstruktion ausschließlich
aus Stellgliedern besteht, die so ausgebildet bzw. angeord
net sind, daß eine Nachführung des Konzentrators im Raum
nach dem Sonnenstand möglich ist, wird der bauliche Aufwand
gegenüber den Konstruktionen nach dem Stand der Technik
erheblich reduziert. Somit ist es möglich, die Systemkosten
insgesamt vertretbar zu gestalten.
Die Anordnung der Stellglieder, wie im Anspruch 2 vor
geschlagen, ist besonders vorteilhaft, weil diese Konstruk
tion eine sehr genaue Nachführung des Konzentrators ermög
licht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Tragkonstruk
tion sind den Ansprüchen 3 bis 7 zu entnehmen.
Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Herstel
lung von teleskopisch längenveränderbaren Stellgliedern,
die aus Rohren zusammengefügt sind, ist Gegenstand des ne
bengeordneten Anspruchs 8.
Weitere, für die Erfindung wesentliche Merkmale sowie
die hieraus resultierenden Vorteile sind der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zu
entnehmen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Konzentration von Son
nenstrahlen mit einer Tragkonstruktion in
perspektivischer, stark vereinfachter Dar
stellung;
Fig. 2 ein Stellglied in Form einer Teleskopspindel
im Längs-Quer-Schnitt und
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Herstellung von teles
kopisch längenveränderbaren Stellgliedern in
schematischer Darstellung, gesehen im Längs-
Quer-Schnitt.
Die Vorrichtung zur Konzentration von Sonnenstrahlen
weist ein Spiegel-System auf, das aus einem Unterspiegel 1
und einem oberen Gegenspiegel 2 gebildet wird. Der Unter
spiegel 1 und der Gegenspiegel 2 sind über Stützen 3 mit
einander verbunden. Zur zusätzlichen Stabilisierung sind
Spannseile 4 vorgesehen, die die Eckpunkte von Unter- 1 und
Gegenspiegel 2 miteinander verbinden. Das Spiegel-System
ist in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet.
Das Spiegel-System wird über eine Tragkonstruktion 5,
die unterhalb des Unterspiegels 1 liegt, gegenüber einer
Grundfläche 6 (schraffiert angedeutet) abgestützt.
Wesentliche Elemente der Tragkonstruktion 5 sind bau
gleich ausgebildete Stellglieder 7, die als Teleskopspin
deln 7 ausgebildet sind. Insgesamt werden sechs dieser
Stellglieder 7 verwendet.
Die Stellglieder 7 weisen untere Anlenkpunkte 8 zur
Befestigung an der Grundfläche 6 auf.
Die unteren Anlenkpunkte 8 sind an der Grundfläche 6
paarweise so angeordnet, daß sie die Eckpunkte eines ersten
Dreiecks 9 bilden, das mit strichpunktierten Linien kennt
lich gemacht ist.
Zur Befestigung der Stellglieder 7 an der Unterseite
des Konzentrators (Unterspiegel 1) sind weitere Anlenkpunk
te 10 vorgesehen. Die beiden oben liegenden Anlenkpunkte 10
zweier Stellglieder, die ein Paar bilden, sind an der Un
terseite des Unterspiegels 1 beabstandet angeordnet. Je
weils die aufeinanderfolgenden Anlenkpunkte 10 zweier
Stellglieder-Paare bilden die Eckpunkte eines zweiten Drei
ecks 11, das ebenfalls mit strichpunktierten Linien hervor
gehoben ist. In der Projektion ist das zweite Dreieck 11
gegenüber dem ersten Dreieck 9 um etwa 60° verdreht ange
ordnet.
Die Stellglieder 7 sind jeweils über untere und obere
Kreuzgelenke 12, 13 mit den unteren und oberen Anlenkpunk
ten 8 bzw. 10 verbunden.
Jedes Stellglied 7 weist an seinem, dem unteren Kreuz
gelenk 12 zugewandten Ende einen Schrittmotor 14 auf. Die
Schrittmotore sind an eine elektrische Energiequelle ange
schlossen und erlauben ein Ein- und Ausfahren der Stell
glieder 7.
Die erläuterte Abstützung des Spiegel-Systems über die
gelenkig angeordneten Stellglieder entspricht einem
Hexapod, das eine sehr genaue Nachführung des Spiegel-
Systems nach dem Sonnenstand ermöglicht.
Um die Präzision der Nachführung sicherzustellen und
um die Stellglieder preiswert bauen zu können, sind diese
als Teleskopspindeln ausgebildet, wie dies in Fig. 2 im
schematischen Längs-Schnitt zu sehen ist. Jedes Stell
glied 7 besteht aus mindestens zwei, vorzugsweise jedoch
drei Rohren 15, 16 und 17. Die Mantelfläche des Rohres 15
weist insgesamt drei Gewindeprofil-Abschnitte 18, 19 und 20
auf. Jeder Gewindeprofil-Abschnitt weist ein Innen- und
Außengewinde auf, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich
ist.
Prinzipiell sind die Rohre gleich ausgebildet, ledig
lich die Durchmesser der Gewindeprofile sind abgestuft und
jeweils so aufeinander abgestimmt, daß das Außengewinde mit
dem größten Durchmesser des Rohrs 16 in das Innengewinde
des mittleren Gewindeprofils 19 des Rohrs 15 eingreift.
Umgekehrt gilt, daß das Innengewinde des Gewindeprofils 20
des Rohrs 15 (also dasjenige mit dem kleinsten Durchmesser)
mit dem Außengewinde des mittleren Gewindeprofils des
Rohrs 16 zusammenarbeitet. Gleiches gilt für das Rohr 17.
Aus der Zeichnung sind Anlaufschrägen 21 und 22 er
sichtlich. Die Anlaufschrägen 21 befinden sich jeweils zwi
schen den Gewindeprofilen mit dem größeren und dem kleine
ren Durchmesser eines der Rohre 15, 16 oder 17. Das Gleiche
gilt für die Anlaufschrägen 22.
Ein ringförmiges Begrenzungselement 23 begrenzt die
Verstellbewegung zweier Rohre im eingefahrenen Zustand.
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres für ein
Stellglied ist der schematischen Abbildung entsprechend
Fig. 3 zu entnehmen. Ein hydraulisch betätigbares Spannfut
ter 24 trägt einen Kolben 25, der bei Beaufschlagung eines
Kolbenringraums 26 mit Hydraulikmedium nach rechts - bezo
gen auf die Zeichnung - verschiebbar gelagert ist. Bei
Druckbeaufschlagung wird eine kegelförmige Spreizhülse 27
gegen einen Spanndorn 28 gedrückt, so daß dieser in Radial
richtung aufgeweitet wird. Hierzu ist er aus einzelnen Seg
menten gebildet, die miteinander wendelförmig und - mit
Hinblick auf die kegelförmig verlaufenden Durchmesser -
spiralförmig verbunden sind. Der Spanndorn 28 weist an sei
ner äußeren Mantelfläche Abschnitte mit Gewindeprofilen mit
unterschiedlichen Längen und Durchmessern auf.
Eines der Rohre 15, 16 oder 17 wird wie folgt gefer
tigt:
Im entspannten Zustand des Spanndorns 28 befindet sich die Spreizhülse 27 in ihrer inneren (linken) Ausgangslage. Die Spreizhülse 27 zieht sich im unbelasteten Zustand nach Art einer Spiralfeder zusammen. Es ist somit möglich, ein Rohr über die Spreizhülse zu streifen. Im Anschluß an die sen Vorgang wird die Spreizhülse aufgeweitet, so daß das Rohr durch Einwirkung von Radialkräften gespannt wird. Von außen werden selbst nicht dargestellte Rollwerkzeuge, die der Kontur der Außengewinde eines Rohres entsprechen, gegen die Gewindeprofil-Abschnitte mit den abweichenden Durchmes sern gedrückt. In einem Arbeitsgang werden durch Rollen die Innen- bzw. Außengewinde eines Rohres hergestellt. Nach dem Zurückfahren des Spanndorns in seine Ausgangslage kann das fertig profilierte Rohr vom Spanndorn abgenommen werden.
Im entspannten Zustand des Spanndorns 28 befindet sich die Spreizhülse 27 in ihrer inneren (linken) Ausgangslage. Die Spreizhülse 27 zieht sich im unbelasteten Zustand nach Art einer Spiralfeder zusammen. Es ist somit möglich, ein Rohr über die Spreizhülse zu streifen. Im Anschluß an die sen Vorgang wird die Spreizhülse aufgeweitet, so daß das Rohr durch Einwirkung von Radialkräften gespannt wird. Von außen werden selbst nicht dargestellte Rollwerkzeuge, die der Kontur der Außengewinde eines Rohres entsprechen, gegen die Gewindeprofil-Abschnitte mit den abweichenden Durchmes sern gedrückt. In einem Arbeitsgang werden durch Rollen die Innen- bzw. Außengewinde eines Rohres hergestellt. Nach dem Zurückfahren des Spanndorns in seine Ausgangslage kann das fertig profilierte Rohr vom Spanndorn abgenommen werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Rohre aus
Blech mit einer Wandstärke von 2 mm herzustellen. Die
Wirklänge eines Stellgliedes, gebildet aus drei Rohren,
kann bis zu 3500 mm betragen. Neben der einfachen, kosten
günstigen Herstellung ist von Vorteil, daß zum Ein- und
Ausfahren der Stellglieder kein Hydraulikmedium erforder
lich ist, so daß Leckagen nicht auftreten können.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Konzentration von Sonnenstrahlen
mit mindestens einem zweiachsig parabolisch gekrümmten Kon
zentrator (1), der die einfallende Sonnenstrahlung auf ei
nen im Brennpunkt angeordneten Wärmetauscher bündelt und
der über eine Tragkonstruktion (5) mit teleskopisch längen
veränderlichen, an einer Grundfläche angeordneten Stell
gliedern (7) dem Sonnenstand nachgeführt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (5)
ausschließlich aus Stellgliedern (7) besteht, die einenends
an der Grundfläche (6) und anderenends am Konzentrator (1)
gelenkig angelenkt sind und die eine Nachführung des Kon
zentrators (1) in allen sechs Freiheitsgraden im Raum zu
lassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (5)
aus sechs Stellgliedern (7) besteht, deren Anlenkpunkte (8)
an der Grundfläche (6) paarweise so angeordnet sind, daß
sie die Eckpunkte eines ersten Dreiecks (9) bilden und de
ren konzentratorseitige Anlenkpunkte (10) voneinander beab
standet so angeordnet sind, daß jeweils die aufeinanderfol
genden Anlenkpunkte (10) zweier benachbarter Stellglieder
(7) die Eckpunkte eines zweiten Dreiecks (11) bilden, das
gegenüber dem ersten Dreieck (9) um etwa 60° verdreht ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stellglieder (7) in
ihren unteren und oberen Anlenkpunkten (8, 10) über Kreuzge
lenke (12, 13) mit der Grundfläche (6) bzw. dem Konzentrator
(1) verbunden sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Stellglied (7)
durch einen Schrittmotor (14) verstellbar ist, wobei der
Schrittmotor (14) zwischen dem unteren Kreuzgelenk (12) und
dem Stellglied (7) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Stellglieder (7)
Teleskopspindeln sind, die aus mindestens zwei Rohren (15, 16)
bestehen, deren Mantelfläche als Gewindeprofile (18, 19, 20)
mit je einem Innen- und Außengewinde ausgebildet sind, wo
bei das zweite Rohr (16) im ersten Rohr (15) so geführt
ist, daß seine Außengewinde in die Innengewinde des ersten
Rohrs (15) eingreifen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Rohre (15, 16, 17) zur
Begrenzung des Verstellwegs beim Ausfahren der Teleskop
spindel Anlaufschrägen (21) zwischen jeweils den Gewinde
profilen mit dem größeren und kleineren Durchmesser aufwei
sen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Bereich der Anlaufschrä
gen (21) ringförmige Begrenzungselemente (23) vorgesehen
sind, die im eingefahrenen Zustand der Teleskopspindel die
Verstellung zweier Rohre begrenzen.
8. Vorrichtung zur Herstellung von teleskopisch län
genveränderbaren, aus Rohren (15, 16, 17) zusammengefügten
Stellgliedern (7), dadurch gekennzeichnet,
daß ein Spanndorn (28) aus in Radialrichtung durch eine
Spreizhülse (27) aufweitbaren Wendeln (29) gebildet ist,
die an ihrem Außenumfang Gewindeprofile bilden, die den
Innendurchmessern eines Rohres entsprechen, und daß Roll
werkzeuge zum Herstellen der Außengewinde des Rohres vorge
sehen sind, die gegen die Gewindeprofile der Spreizhülse
gedrückt werden, um die Innen- bzw. Außengewinde eines Roh
res in einem Arbeitsgang zu rollen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19964177 | 1999-06-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19927839A1 true DE19927839A1 (de) | 2000-12-28 |
Family
ID=7935250
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19927839A Ceased DE19927839A1 (de) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | Tragkonstruktion für eine Vorrichtung zur Konzentration von Sonnenstrahlen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19927839A1 (de) |
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- 1999-06-18 DE DE19927839A patent/DE19927839A1/de not_active Ceased
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