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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Klemmeinrichtung zur Klemmung
und Fixierung eines Gegenstandes, insbesondere zur Fixierung eines
Solarmoduls.
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Außerdem betrifft
die vorliegende Erfindung eine Solarmoduleinheit, die mindestens
zwei Solarmodule aufweist, die mittels wenigstens einer erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung
mechanisch verbunden sind.
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Flächige Gegenstände zur
Verkleidung von Fassaden oder Dächern
sind mechanisch an Halterungen an Wänden oder Dachkonstruktionen
zu befestigen. Derartige flächige
Gegenstände
können zum
Beispiel Solarmodule sein, die auf Dächern zwecks Gewinnung von
elektrischer Energie aus Sonnenenergie angeordnet werden. Herkömmliche Solarmodule
sind dabei überwiegend
Laminate, die mit sogenannten Laminatklemmen auf einem Gebäudedach,
gegebenenfalls in geneigter Position, befestigt werden. Es werden
dabei üblicherweise
vier Laminatklemmen zur Befestigung eines Solarmoduls an vier Punkten
verwendet. Die Klemmen weisen Klemmflächen auf, die üblicherweise
durch Gummiauflagen gepolstert sind. Mittels der Klemmflächen werden
Druckkräfte
im Wesentlichen senkrecht auf das Solarmodul aufgebracht, die in
Abhängigkeit
von der Oberflächenbeschaffenheit
des Solarmoduls sowie der Klemmflächen bzw. Gummiauflagen und
der verwendeten Materialien die zur Fixierung dienenden Reibkräfte bewirken.
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Die
die Druckkräfte
aufbringenden Klemmflächen
liegen dabei einander im Wesentlichen gegenüber. Das heißt, dass
die Druckkräfte,
die durch eine Laminatklemme als Flächenlasten auf eine Vorder-
und auf eine Rückseite
eines jeweiligen Solarmoduls aufgebracht werden, in einem gemeinsamen Wirkbereich
im Solarmodul wirken. Dadurch erfolgt eine derartige Konzentration
von Druckkräften,
dass die Gefahr besteht, dass das Solarmodul im belasteten Bereich
auf Grund gegebenenfalls zu hoher Druckspannung beschädigt wird.
Dies betrifft insbesondere Solarmodule, deren laminarer Aufbau im Randbereich
ein anderes Material zwischen einer Frontscheibe und einer Rückseitenscheibe
des Solarmoduls aufweist, als im vom Randbereich entfernten zentralen
Bereich des Solarmoduls.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Klemmeinrichtung
sowie eine die Klemmeinrichtung umfassende Solarmoduleinheit zur
Verfügung
zu stellen, wobei die Klemmeinrichtung derart ausgestaltet ist,
dass bei Gewährleistung einer
sicheren Fixierung das Risiko der Beschädigung des Solarmoduls auf
Grund der angreifenden Druckkräfte
wesentlich gemindert ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Klemmeinrichtung nach Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst, sowie
durch die Solarmoduleinheit nach Anspruch 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung sind in den
Unteransprüchen
2 bis 6 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Solarmoduleinheit
sind in den Unteransprüchen
8 bis 10 angegeben.
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Erfindungsgemäß wird eine
Klemmeinrichtung zur Klemmung und Fixierung eines Gegenstandes,
insbesondere zur Fixierung wenigstens eines Solarmoduls, zur Verfügung gestellt,
wobei die Klemmeinrichtung ein vorderes Krafteinleitungselement
zur Beaufschlagung einer Vorderseite des Gegenstandes mit einer
ersten Druckkraft in einem ersten Wirkbereich, und ein hinteres
Krafteinleitungselement zur Beaufschlagung einer Rückseite
des Gegenstandes mit einer zweiten Druckkraft in einem zweiten Wirkbereich
umfasst, wobei erfindungsgemäß im Gegenstand
der erste Wirkbereich vom zweiten Wirkbereich abweicht. Es lässt sich
mit der erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung
die Klemmung eines Gegenstandes zwecks dessen Fixierung realisieren.
Die Krafteinleitungselemente der Klemmeinrichtung sind derart positioniert,
dass mit ihnen Druckkräfte
im jeweils entgegengesetzten Richtungssinn auf den Gegenstand aufbringbar
sind. Mit einem Wirkbereich ist dabei der Projektionsbereich des
jeweiligen Krafteinleitungselementes in Richtung der von diesem
Krafteinleitungselement bewirkten oder bewirkbaren Flächenlast
im Gegenstand gemeint. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Vorderseite
des Gegenstandes durch eine erste Oberfläche des Gegenstandes ausgebildet
ist, und der ersten Oberfläche
gegenüberliegend
eine zweite Oberfläche
angeordnet ist, die die Rückseite
des Gegenstandes ausbildet. Bevorzugt sind dabei die beiden Oberflächen planparallel
zueinander angeordnet. Insbesondere kann ein Gegenstand mit den
beiden planparallelen Oberflächen
ein Solarmodul sein.
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Gemäß der Erfindung
sind die durch die Druckkräfte
erzeugten Flächenlasten
nicht an einander genau gegenüberliegenden
Bereichen des Gegenstandes eingetragen, sondern es gibt Bereiche des
Gegenstandes, in denen nur die zweite Druckkraft beziehungsweise
die dadurch realisierte Flächenlast
wirkt. Das heißt,
dass es einen Bereich gibt, in dem nur die durch das hintere Krafteinleitungselement
aufgebrachte Druckkraft wirkt. Die Druckkräfte auf den Gegenstand werden
bevorzugt durch eine Spanneinrichtung erzeugt, die zum Beispiel
einen Bolzen umfassen kann, die ein Oberteil der Klemmeinrichtung
derart auf das vordere Krafteinleitungselement drückt, dass
dieses wiederum den Gegenstand auf dessen Vorderseite mit der ersten
Druckkraft beaufschlagt. Der Gegenstand stützt sich dabei auf eine Auflage
beziehungsweise auf ein Unterteil auf, die bzw. das mit einem hinteren
Krafteinleitungselement versehen ist und, um den Gegenstand im Gleichgewicht
zu halten, die erforderliche zweite Druckkraft über das hintere Krafteinleitungselement als
Gegenkraft bzw. als zweite Druckkraft auf die Rückseite des Gegenstandes aufbringt.
Dadurch lässt
sich in einfacher Weise ein Solarmodul an seinem Randbereich mittels
Klemmung fixieren, insofern die Klemmeinrichtung weiterhin mechanisch
befestigt ist, wie zum Beispiel an einer Wand oder an einer Dachkonstruktion.
Die Erfindung ist dabei jedoch nicht auf die Fixierung von Solarmodulen
eingeschränkt,
sondern sie kann auch zur Fixierung von flächigen Wand- oder Verkleidungspanelen
dienen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Wirkbereich nebeneinander
angeordnet sind. Das heißt, dass
sich die Wirkbereiche der ersten und der zweiten Druckkraft nicht überlagern.
Dies kann zum Beispiel dadurch realisiert sein, dass in einem Randbereich
des Gegenstandes eine erste Druckkraft als Flächenlast von vorne eingetragen
wird und daneben, außerhalb
des durch die erste Druckkraft beaufschlagten Bereiches die zweite
Druckkraft als Flächenlast
von der entgegengesetzten Seite, also von der Rückseite, eingetragen wird.
Die Wirkbereiche können
dabei gegebenenfalls zueinander beabstandet sein. Alternativ können sie
einander überlagern, wobei
jedoch gemäß der Erfindung
ein Bereich im Gegenstand verbleibt, der nur von der zweiten Druckkraft
beaufschlagt wird.
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In
weiterer bevorzugter Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Klemmeinrichtung im Wesentlichen achsensymmetrisch
ausgebildet ist. Eine solche Klemmeinrichtung wird zur Befestigung
mehrerer Gegenstände
aneinander, wie zum Beispiel zur Herstellung einer mechanischen
Verbindung zwischen mehreren Solarmodulen, verwendet. Das heißt, dass mit
einer Klemmeinrichtung zum Beispiel zwei Solarmodule mechanisch
aneinander fixiert werden, und gegebenenfalls beide Solarmodule
an einem Träger befestigt
werden. In einer Ausgestaltung, in der die Klemmeinrichtung nicht
achsensymmetrisch ausgeführt
ist, dient sie zur Befestigung des Gegenstandes an einen weiteren
Gegenstand, wie zum Beispiel der Befestigung eines Solarmoduls an
einen Träger
oder an einer Wand.
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Zur
Realisierung der Druckkräfte
umfasst die Klemmeinrichtung im Wesentlichen im zentralen Bereich
eine Spanneinrichtung, mit der bei deren Betätigung eine Abstandsverringerung
zwischen dem ersten Krafteinleitungselement und dem zweiten Krafteinleitungselement
bewirkbar ist, wobei der zweite Wirkbereich einen größeren Abstand
zur Spanneinrichtung aufweist als der erste Wirkbereich. Es lassen sich
damit mittels der Spanneinrichtung, die ein Schraubbolzen sein kann,
Druckkräfte
erzeugen, mit denen ein Oberteil der Klemmeinrichtung in Richtung eines
Unterteils der Klemmeinrichtung gedrückt wird. Der Wirkbereich der
zweiten Druckkraft hat einen größeren Abstand
zum Zentrum der achsensymmetrischen Klemmeinrichtung bzw. zur Spanneinrichtung als
der Wirkbereich der ersten Druckkraft. Bei Verwendung der Klemmeinrichtung
an Solarmodulen wird die erste Druckkraft somit dichter am Rand
des jeweiligen Solarmoduls aufgebracht als die zweite Druckkraft.
Ein Druckbereich ist somit außerhalb
des insbesondere bei Solarmodulen empfindlichen Randbereiches angeordnet,
nämlich
mehr im Zentrum des Gegenstandes bzw. des Solarmoduls.
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Zur
sicheren Fixierung eines Solarmoduls sind sehr große Normalkräfte notwendig,
um im Bereich der Kraftbeaufschlagung in Abhängigkeit vom Reibfaktor der
aufeinander wirkenden Materialien die die Fixierung realisierenden
Reibkräfte
entstehen zu lassen. Durch die Abweichung der Wirkbereiche voneinander
besteht eine geringere Gefahr der Überschreitung der zulässigen Druckspannung
des Gegenstandes und somit eine geringere Gefahr der Beschädigung des
Gegenstandes durch die Klemmkräfte.
Dies betrifft insbesondere die bevorzugte Anwendung der Klemmeinrichtung
zur Befestigung von Solarmodulen, die auf Grund der verwendeten
Materialien und ihrer relativ geringen Dicke empfindlich sind gegenüber hohen
Druckspannungen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden, bedingt durch
die voneinander abweichenden Wirkbereiche der Druckkräfte, nicht
nur reine Druckspannungen im Gegenstand erzeugt, sondern auch, je
nach Beabstandung der Wirkbereiche, Biegespannungen. Zwar weisen
insbesondere Solarmodule nur relativ geringe Streckgrenzen und somit
auch nur relativ geringe zulässige
Biegespannungen auf, jedoch haben Versuche gezeigt, dass ein Gemisch
von Druckspannungen und Biegespannungen im Solarmodul eine wesentlich
geringere Gefahr der Beschädigung
des Solarmoduls birgt, als die Erzeugung von ausschließlichen
Druckspannungen.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Klemmeinrichtung ein Oberteil, welches in Richtung der
beiden zu erzeugenden ersten Wirkbereiche auskragende Stützflächen aufweist,
an denen jeweils ein vorderes Krafteinleitungselement angeordnet
ist, wobei die Stützflächen bei
Spannung der Spanneinrichtung eine elastische Verformung zulassen.
Die elastische Verformung einer auskragenden Stützfläche bewirkt eine Rückstellkraft,
die zumindest einen Anteil der auf den Gegenstand wirkenden Normalkraft
realisiert.
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Weiterhin
ist bevorzugt vorgesehen, dass das vordere und/oder hintere Krafteinleitungselement
ein Federungselement umfasst, welches nach Betätigung der Spanneinrichtung
eine elastische Rückstellkraft
auf die Vorderseite und/oder die Rückseite des Gegenstandes als
die erste und/oder zweite Druckkraft bewirkt. Es kann dabei vorgesehen sein,
dass das Krafteinleitungselement selbst eine Gummifeder oder eine
Gummi- beziehungsweise Kunststoffschicht ist, die selbst das Federungselement
ausbildet.
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Es
wird weiterhin erfindungsgemäß eine Solarmoduleinheit
zur Verfügung
gestellt, welche mindestens zwei Solarmodule umfasst, die mittels
wenigstens einer erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung
verbunden sind, wobei das vordere Krafteinleitungselement dichter
am Rand des jeweiligen Solarmoduls angreift als das hintere Krafteinleitungselement.
Das heißt,
dass der zur Erläuterung
der erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung
genannte Gegenstand ein Solarmodul ist.
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Vorteilhafterweise
sind die Solarmodule als Laminatmodule ausgebildet, die jeweils
eine Frontscheibe und eine Rückseitenscheibe
umfassen, wobei bis auf einen Randbereich zwischen der Frontscheibe
und der Rückseitenscheibe
ein erstes Zwischenschichtmaterial angeordnet ist und im Randbereich
zwischen der Frontscheibe und der Rückseitenscheibe ein zweites
Zwischenschichtmaterial angeordnet ist, und die Druckfestigkeit
des ersten Zwischenschichtmaterials größer ist als die Druckfestigkeit
des zweiten Zwischenschichtmaterials.
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Das
Material der ersten Zwischenschicht ist bevorzugt ein Ethylenvinylacetat
(EVA) in Form einer Folie. Diese Folie wird beim Kontaktieren zwischen die
einzelnen Glasschichten gelegt und in einem Laminator unter Temperatur
und Druck verarbeitet. Dabei werden die Schichten miteinander verklebt
und die EVA-Folie wird transparent.
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Das
Material der zweiten Zwischenschicht ist bevorzugt ein nichtleitendes
thermoplastisches Butyl mit hoher Dichtungswirkung gegenüber Feuchtigkeit.
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Insbesondere
können
derartige Solarmodule verwendet werden, deren Frontscheibe eine
Dicke dF aufweist und die Rückseitenscheibe
eine Dicke dR aufweist, wobei die Dicke der Frontscheibe dF zur Dicke
der Rückseitenscheibe
dR in einem Verhältnis von
1,5 bis 3 steht. Bevorzugt gilt dabei ein Verhältnis der Dicke der Frontscheibe
dF zur Dicke der Rückseitenscheibe
dR von 2 bis 2,5.
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In
bevorzugter Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der zweite Wirkbereich ausschließlich im Projektionsbereich
des ersten Zwischenschichtmaterials angeordnet ist. Dabei kann der
erste Wirkbereich, der von der ersten Druckkraft bewirkt wird, lediglich
im Projektionsbereich des zweiten Zwischenschichtmaterials oder über dieses
hinausgehend und somit bis in den Projektionsbereich des ersten
Zwischenschichtmaterials hineinreichend angeordnet sein. Mit dem
Projektionsbereich ist hiermit die Fläche der Projektion der jeweiligen
Materialschicht in Richtung der jeweils dort herrschenden Druckkräfte beziehungsweise
senkrecht zur Vorderbeziehungsweise Rückseitenscheibe gemeint.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispiele
erläutert.
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Es
zeigen dabei
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1 eine
erfindungsgemäße Klemmeinrichtung
zur mechanischen Fixierung von zwei Solarmodulen in Ansicht von
der Seite,
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2 eine
Solarmoduleinheit, umfassend drei Solarmodule in Ansicht von oben,
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3 eine
Solarmoduleinheit, umfassend drei Solarmodule in Ansicht von der
Seite,
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4 ein
Oberteil der Klemmeinrichtung in Ansicht von der Seite,
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5 ein
Oberteil der Klemmeinrichtung in Ansicht von oben,
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6 ein
Oberteil der Klemmeinrichtung in perspektivischer Darstellung,
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7 ein
Unterteil der Klemmeinrichtung in Ansicht von der Seite,
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8 ein
Unterteil der Klemmeinrichtung in Ansicht von oben,
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9 ein
Unterteil der Klemmeinrichtung in perspektivischer Darstellung,
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10 ein
hinteres Krafteinleitungselement in Ansicht von der Seite,
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11 ein
hinteres Krafteinleitungselement in Ansicht von oben,
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12 ein
hinteres Krafteinleitungselement in perspektivischer Darstellung,
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13 ein
vorderes Krafteinleitungselement in Ansicht von vorn,
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14 ein
vorderes Krafteinleitungselement in Ansicht von oben,
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15 ein
vorderes Krafteinleitungselement in perspektivischer Darstellung.
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Aus 1 ist
der grundsätzliche
Aufbau der Klemmeinrichtung sowie auch der Solarmoduleinheit ersichtlich.
Die Klemmeinrichtung 100 dient zur Klemmung beziehungsweise
zur Fixierung von zwei Gegenständen 10,
die in den folgenden Beispielen Solarmodule sind. Die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung
klemmt somit zwei Solarmodule 10 fest, die in 1 auf
der linken und auf der rechten Seite dargestellt sind. Ein Solarmodul 10 weist
eine nach oben ausgerichtete Frontscheibe 11, die eine
erste Oberfläche 12 ausbildet,
auf. Diese erste Oberfläche 12 stellt
somit auch die Vorderseite 13 des Solarmoduls 10 dar.
Die Frontscheibe hat eine Dicke dF. Das Solarmodul 10 weist
außerdem
eine Rückseitenscheibe 21 auf,
deren rückseitige
Oberfläche
die zweite Oberfläche 22 ausbildet.
Diese zweite Oberfläche 22 ist somit
die Rückseite 23 des
Solarmoduls 10. Die Rückseitenscheibe
weist eine Dicke dR auf. Die Frontscheibe dF beträgt dabei
bevorzugt 4 bis 5 mm und die Dicke der Rückseitenscheibe dR beträgt bevorzugt
zirka 2 mm.
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Dem
zentralen Bereich 300 der Klemmeinrichtung 100 zugewandt,
hat ein jedes Solarmodul 10 einen Rand 30. Zwischen
der Frontscheibe 11 und der Rückseitenscheibe 21 ist,
bis auf den Bereich am Rand 30 des Solarmoduls, ein erstes
Zwischenschichtmaterial 40 angeordnet. Am Rand 30 des
Solarmoduls 10 ist ein zweites Zwischenschichtmaterial 50 zwischen
der Frontscheibe 11 und der Rückseitenscheibe 21 angeordnet.
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Die
Klemmeinrichtung 100 weist ein vorderes Krafteinleitungselement 110 auf,
welches vorzugsweise aus einem Kunststoff oder einem Gummi gefertigt
ist und somit eine relativ hohe Elastizität aufweist. Das vordere Krafteinleitungselement 110 liegt an
der Vorderseite 13 des Solarmoduls 10 an. An der Rückseite 23 des
Solarmoduls 10 liegt ein hinteres Krafteinleitungselement 200 an,
welches ebenfalls aus einem Kunststoff oder einem Gummi hergestellt ist.
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Im
zentralen Bereich 300 der Klemmeinrichtung 100 ist
eine Spanneinrichtung 400 angeordnet, die einen Bolzen 410 umfasst,
der in einen Nutenstein 420 eingeschraubt ist, der an einer
Fläche
eines Profilträgers 430 anliegt.
Durch Festziehen des Bolzens 410 drückt der Bolzenkopf 411 von
oben auf ein Oberteil 500 der Klemmeinrichtung 100.
Das Oberteil 500 umfasst zwei seitlich in Richtung der
zu klemmenden Solarmodule 10 auskragende Stützflächen 510.
Diese Stützflächen 510 drücken auf
die beiden vorderen Krafteinleitungselemente 110. Dadurch wird
bei Betätigung
der Spanneinrichtung 400 eine erste Druckkraft 120 in
Form einer Flächenlast über ein
jeweiliges vorderes Krafteinleitungselement 110 auf die
Vorderseite 13 eines jeweiligen Solarmoduls 10 aufgebracht.
Diese als Flächenlast
wirkende erste Druckkraft wirkt in einem ersten Wirkbereich 130 im Solarmodul 10.
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Zur
Erzeugung eines mechanischen Gleichgewichtes ist eine der ersten
Druckkraft 120 entsprechende Gegenkraft aufzubringen. Diese
Gegenkraft wird durch das hintere Krafteinleitungselement 200, welches
sich auf einer hinteren Druckfläche 620 eines
Unterteils 600 abstützt,
auf die Rückseite 23 des Solarmoduls 10 aufgebracht.
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Das
Solarmodul 10 wird somit zwischen dem vorderen Krafteinleitungselement 110 und
dem hinteren Krafteinleitungselement 200 eingeklemmt. Durch das
hintere Krafteinleitungselement 200 wird dem Richtungssinn
der ersten Druckkraft 120 entgegengesetzt eine zweite Druckkraft 220,
die ebenfalls als Flächenlast
ausgebildet ist, auf die Rückseite 23 des Solarmoduls 10 aufgebracht.
Die zweite Druckkraft 220 beziehungsweise die dadurch bewirkte
Flächenlast
wirkt in einem zweiten Wirkbereich 230 im Solarmodul 10.
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Es
ist ersichtlich, dass der erste Wirkbereich 130, der von
der ersten Druckkraft 120 bewirkt wird, vom zweiten Wirkbereich 230,
der von der zweiten Druckkraft 220 bewirkt wird, abweicht.
Gemäß dem Beispiel
in 1 ist der erste Wirkbereich 130 neben dem
zweiten Wirkbereich 230 angeordnet.
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Das
heißt,
dass die auf das Solarmodul aufgebrachten Druckkräfte 120 und 220 nicht
in einem gemeinsamen Bereich wirken. Bei Vereinfachung der Druckkräfte 120 und 220 als
jeweils nur auf eine Wirkungslinie wirkend, würden somit die beiden Wirkungslinien
parallel zueinander verlaufen.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
bewirkt, dass die Druckspannungen, hervorgerufen durch die erste
Druckkraft 120 sowie durch die zweite Druckkraft 220,
im jeweiligen Solarmodul nicht die zulässige Druckspannung überschreiten,
da ein Teil der auf das jeweilige Solarmodul 10 wirkenden Druckkräfte 120 und 220 eine
Biegespannung im jeweiligen Solarmodul 10 bewirkt. Versuche
haben ergeben, dass eine derartige Ausgestaltung das Risiko der
Beschädigung
der Solarmodule 10 wesentlich verringert.
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In
der dargestellten Ausgestaltung weisen die Solarmodule 10 einen
Laminat-Aufbau auf, wobei zwischen der Frontscheibe 11 und
der Rückseitenscheibe 21 eines
jeweiligen Solarmoduls 10 außerhalb des Bereiches des Randes 30 des
Solarmoduls 10 ein erstes Zwischenschichtmaterial 40 angeordnet
ist und im Bereich des Randes 30 ein zweites Zwischenschichtmaterial 50 angeordnet
ist. Dieses zweite Zwischenschichtmaterial 50 ist üblicherweise zur
Abdichtung des Laminat-Aufbaus vorgesehen und weist eine geringere
Druckfestigkeit auf als das erste Zwischenschichtmaterial 40.
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Insbesondere
zur Fixierung derartiger Solarmodule 10 ist die Erfindung
derart ausgestaltet, dass der zweite Wirkbereich 230, also
der Bereich, in dem die zweite Druckkraft 220 vom hinteren
Krafteinleitungselement 200 auf die Rückseite 23 des Solarmoduls
wirkt, im Projektionsbereich des ersten Zwischenschichtmaterials 41 ist.
Somit wirkt die zweite Druckkraft 220 auf das erste Zwischenschichtmaterial 40.
Die vom vorderen Krafteinleitungselement 110 bewirkte erste
Druckkraft 120 wirkt lediglich im Projektionsbereich des
zweiten Zwischenschichtmaterials 51.
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Der
Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Wirkbereiche 130 und 230 derart
zueinander verschoben sind, dass die angreifenden Kräfte 120 und 220 nicht
beide gemeinsam im Projektionsbereich des zweiten Zwischenschichtmaterials 51 wirken,
und somit nicht das weichere zweite Zwischenschichtmaterial 50 zusammendrücken können. Dadurch
wird erfindungsgemäß eine Beschädigung insbesondere
des Randbereiches 30 des Solarmoduls 10 verhindert.
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Die
Erfindung ist dabei jedoch nicht auf die Verwendung der Klemmeinrichtung 100 an
Solarmodulen mit dem ersten Zwischenschichtmaterial 40 und
dem zweiten Zwischenschichtmaterial 50 eingeschränkt, sondern
sie kann auch an Solarmodulen verwendet werden, die lediglich ein
Zwischenschichtmaterial aufweisen. Auch hier haben Versuche gezeigt,
dass die Abweichung der Wirkbereiche der Druckkräfte eine Verringerung des Risikos
der Beschädigung
des Randbereiches des jeweiligen Solarmoduls zur Folge hat.
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Die
in 1 dargestellte Klemmeinrichtung 100 ist
dabei nicht auf den achsensymmetrischen Aufbau eingeschränkt, sondern
es kann auch vorgesehen sein, dass nur eine Hälfte der Klemmeinrichtung 100,
zum Beispiel die linke oder die rechte Hälfte, mit einer Spanneinrichtung 400 angeordnet
ist, wobei die Spanneinrichtung dann nur ein Solarmodul 10 auf
dem Profilträger 430 befestigt.
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Aus
den 2 und 3 ist ersichtlich, dass mittels
der erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung mehrere
Solarmodule 10 zu einer Solarmoduleinheit verbunden werden.
Zwischen den einzelnen Solarmodulen 10 sind jeweils 2 Klemmeinrichtungen 100 angeordnet.
Die Erfindung ist dabei nicht auf die relativ kurzen Klemmeinrichtungen 100 eingeschränkt, sondern
es kann davon abweichend auch vorgesehen sein, dass statt der zwei
zwischen zwei Solarmodulen 10 angeordneten Klemmeinrichtungen 100 eine
längere
Klemmeinrichtung, gegebenenfalls mit mehreren Spanneinrichtungen 400, über die
gesamte Breite eines Solarmoduls 10 verlaufend, angeordnet
ist.
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Wie
insbesondere aus 3 ersichtlich ist, lassen sich
die Solarmodule 10 mittels der Klemmeinrichtung 100 auf
Profilträgern 430 befestigen,
die zum Beispiel fest an einer Wand oder an einer Dachkonstruktion
angeordnet sein können.
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In
den 4 bis 15 sind Einzelteile der Klemmeinrichtung 100 dargestellt.
Aus den 4 bis 6 ist ein
Oberteil 500 ersichtlich, bei dem sich von einem zentralen
Bereich 300 ausgehend zwei Stützflächen 510 seitlich
erstrecken. Diese Stützflächen 510 dienen
zur Kraftbeaufschlagung der vorderen Krafteinleitungselemente 110,
siehe 1. Am Übergang
zwischen dem zentralen Bereich 300 und den Stützflächen 510 weist
das Oberteil 500 Ausnehmungen mit im Wesentlichen kreissegmentförmigen Querschnitt
auf, die zur Aufnahme jeweils eines Formelementes des vorderen Krafteinleitungselementes 110 dienen.
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Vom
zentralen Bereich 300 sich nach unten erstreckend weist
das Oberteil 500 zwei Anlagebereiche 520 auf,
die zur Aufstellung des Oberteils 500 auf einem Unterteil 600,
wie in 1 dargestellt, dienen. Diese Anlagebereiche 520 verhindern
eine übermäßige Spannung
der Spanneinrichtung 400 durch Auflage auf dem Unterteil 600.
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In 5 ist
im zentralen Bereich 300 des Oberteils 500 ein
Loch zu erkennen, welches zur Aufnahme des Bolzens 410 der
Spanneinrichtung 400 dient.
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In
den 7 bis 9 ist das Unterteil 600 der
Klemmeinrichtung 100 dargestellt, welches an seiner Unterseite
Auflagerfüße 610 aufweist.
Es umfasst weiterhin die bereits genannten hinteren Druckflächen 620,
die zur Einleitung der zweiten Druckkraft dienen. Außerdem umfasst
das Unterteil 600 zwei seitliche Begrenzungen 630,
die eine seitliche Positionierungshilfe für die Solarmodule 10 bieten,
siehe hier insbesondere 1.
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Das
Unterteil 600 ist insgesamt sockelartig ausgestaltet, um
dadurch eine Abstandsvergrößerung zwischen
den Solarmodulen 10 und dem Profilträger 430 zu erreichen
und somit die Entstehung von Kurzschlüssen zu behindern oder zu verhindern. Auch
in 8 ist im zentralen Bereich des Unterteils 600 eine
Bohrung dargestellt, die zur Aufnahme des Bolzens 410 der
Spanneinrichtung 400 dient.
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In
den 10 bis 12 ist
ein hinteres Krafteinleitungselement 200 dargestellt. Es
umfasst einen Druckbereich 211, der auf der hinteren Druckfläche 620 des
Unterteils 600 aufliegt. Außerdem umfasst es einen seitlichen
Abschnitt 210, der an der seitlichen Begrenzung 630 des
Unterteils 600 anliegt und somit bei Montage der Solarmodule 10 eine
Beschädigung
des Randes eines Solarmoduls 10 verhindert. Am hinteren
Krafteinleitungselement 200 sind Wölbungen 212 angeordnet,
die leichter eine Verformung auf Grund von Druckkräften zulassen und
mit denen bei Verformung Toleranzen der Klemmeinrichtung 100 und/oder
der Solarmodule 10 ausgeglichen werden können.
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In
den 13 bis 15 ist
das vordere Krafteinleitungselement 110 dargestellt, welches eine
Kugelschiene 111 aufweist, die in die Ausnehmung im Oberteil 500 zu
Zwecken der Montage des vorderen Krafteinleitungselementes 110 eingesetzt werden
kann, siehe dazu insbesondere die 1 bis 4.
Das vordere Krafteinleitungselement 110 weist außerdem über seine
Breite mehrere Ausnehmungen 112 auf, die ebenfalls zum
Ausgleich von Toleranzen der Klemmeinrichtung und/oder der Solarmodule 10 sowie
auch zum Bewirken eines elastischen Verhaltens des vorderen Krafteinleitungselementes 110 dienen.
Das vordere Krafteinleitungselement 110 ist dabei derart
ausgestaltet, dass der vom zentralen Bereich 300 weiter
entfernte Randbereich dünner
ausgestaltet ist als der zum zentralen Bereich 300 gelegene
Randbereich. Dies bewirkt, bei einer bereits beschriebenen Auffederung
der Stützflächen 510 des
Oberteils 500 die Federrate der somit in Reihe geschalteten
Federwirkungen des Oberteils 500 sowie des vorderen Krafteinleitungselementes 110 im
vom zentralen Bereich 300 entfernten Randbereich ungefähr genauso
groß ist
wie in dem Bereich des vorderen Krafteinleitungselementes 110,
welcher dichter am zentralen Bereich 300 gelagert ist,
und in dem im Wesentlichen keine Auffederung der Stützflächen 510 des
Oberteils 500 zu verzeichnen sind.
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- 10
- Gegenstand,
Solarmodul
- 11
- Frontscheibe
- 12
- erste
Oberfläche
- 13
- Vorderseite
- 21
- Rückseitenscheibe
- 22
- zweite
Oberfläche
- 23
- Rückseite
- 30
- Rand
des Solarmoduls
- 40
- erstes
Zwischenschichtmaterial
- 41
- Projektionsbereich
des ersten Zwischenmaterials
- 50
- zweites
Zwischenschichtmaterial
- 51
- Projektionsbereich
des zweiten Zwischenschichtmaterials
- 100
- Klemmeinrichtung
- 110
- vorderes
Krafteinleitungselement (Gummi)
- 111
- Kugelschiene
- 112
- Ausnehmung
- 120
- erste
Druckkraft (Flächenlast)
- 130
- erster
Wirkbereich
- 200
- hinteres
Krafteinleitungselement
- 210
- seitlicher
Abschnitt
- 211
- Druckbereich
- 212
- Wölbung
- 220
- zweite
Druckkraft (Flächenlast)
- 230
- zweiter
Wirkbereich
- 300
- zentraler
Bereich
- 400
- Spanneinrichtung
- 410
- Bolzen
- 411
- Bolzenkopf
- 420
- Nutenstein
- 430
- Profilträger
- 500
- Oberteil
- 510
- Stützfläche
- 520
- Anlagebereich
(unten)
- 600
- Unterteil
- 610
- Auflagerfuß
- 620
- hintere
Druckfläche
- 630
- seitliche
Begrenzung
- dF
- Dicke
der Frontscheibe
- dR
- Dicke
der Rückseitenscheibe