DE2505112A1 - Biegenplattenzylinderparabbol-speigel mit veraenderlicher geometrie - Google Patents

Description

• Patentbeschreibung "Biegeplattenzylinderparabolspiegel mit veränderlicher Geometrie.
• @ill man die Sonneneinstrahlung in klassischen Närmekraftanlagen nutzen, die mit einer Kesseltemperatur des Arbeitsmediurns von maximal 600°C arbeiten, um leistungsfahige Dampfturbinen hohen thermodynamischen "'irkungsgrades betreiben zu können, so kann man die direkte Einstrahlung durch optische Fokussierung konzentrieren. Der Yonzentrationsfaktor z f = S/S2, der zu einer Bückstrahlungsgleichgewichtstemperatur von T = 863@k gleich 600°C führt, errechnet sich für eine schwarze Platte mit ideal wermeisolierter Rückseite aus: wobei To = Gleichgewichtstemperatur bei Solarkonstante 1 KW/m2 T1 = Gleichgewichtstemperatur mit Konzentration = 1,27 1012 cal sek-1 cm-2 Stefan-Boltzmann'sche Strahlungskonstante bedeuten.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Semmelspiegel zur Yonzentration der direkten Sonneneinstrahlung mit dem Konzentrationsfaktor von mindestens 30. Dies bedeutet anschaulich, dass der engste Querschnitt des Strahlenbündels höchstens 1 der einfangenden Spiegelfläche betragen darf. 30 Es sind bereits Zylinderparabolsniegel zur Konzentration der Sonneneinstrahlung bekanntgeworden. Die parabolische Form der spiegelnden Flachen wird hier unter Zuhilfenahme entsprechender parabolischer Schablonen erzeugt und die so erreichte Konfiguration fixiert.
• Dieses Verfahren bedingt einerseits einen grossen technologischen Aufwand bei der Herstellung der Einzelspiegel und muss andererseits, wenn Spiegel verschiedener Brennweiten benötigt werden, zu jeder Brennweite auf eine spezielle Schablone zurückgreifen.
• Erfindungsgemäss bestehen Solarkraftwerke aus einer Vielzahl, in konzentrischen zwingen um eine zentrale "Lichtfalle" gescharter Spiegeleinheiten. Aus diesem Grunde wird man mindestens so viele Spiegeltypen verschiedener Brennweiten benötigen, als kreisförmige Spiegelreihen vorhanden sind.
• Durch Superposition der entstehenden linienf3rmigen Bilder der Sonnenscheibe kann die gewiinschte Temperatur von max. 5000C auch mit kleineren Konzentrationsfaktoren der Spiegel als 30 erreicht werden.
• Der erfindungsgemässe Spiegel stellt einen 3iegeplattenzylin-derparabolspiegel dar, dessen Geometrie variabel ist, sodass mit ein und demselben Spiegelelement wahlweise Brennlinien in verschiedenen Brennweiten erzeugt werden können.
• Erfindungsgemass wird dies dadurch erreicht, dass oberflächenverspiegelte, elastische Platten durch parallel zur Oberfläche angreifende, einstellbare Kräfte verformt werden. Die Form der sich einstellenden elastischen Linie stellt eine bessere Approximaticn an den Parabolzylinderspiegel dar als ein Kreiszylinder und ist durch den Ausdruck gegeben. Hierbei bedeutet F die angreifende Kraft, E den Elastizitätsmodul der Biegeplatte, J ihr Flächenträgheitsmoment und a die Entfernung der raftwirkungslinie vom Scheitel des Spiegels.
• Figur 1 stellt eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemessen Spiegels dar. Dabei deuten (1) und (2) die Abszisse bzw. Ordinate des zugrundegelegten kartesischen Koordinatensystems, (3) die irklinie der angreifenden, oberflechenparalelen Kraft, (4) die Ordinatenwerke der sich ausbildenden elastischen Linie in Funktion von x, () das maximum dieser Funktion und (6) der Kraftarm.
• Die Einführung der deformierenden Kräfte kann erfindungsgemsss entweder auf der konkaven Seite des Spiegels durch Zugkräfte oder auf der konvexen Seite durch Druckkräfte erfolgen (Fig. 2 und Fig. 3).
• Durch Variation der Lange des Kraftarmes tFig. 1), (Fig. 2) kann erfindungsgemäss die Form der elastischen Linie und somit der Konzentrationsfaktor variiert werden. Die angreifenden Zug- (3 bzw. Druckkräfte [4) werden erfindungsgemsss durch Mittel erzeugt, die eine stufenlose Variation dieser Kräfte zulassen. Hierdurch kann die Amplitude (S) der elastischen Linie und somit die Brennweite kontinuierlich variiert werden.
• Es ist erfindungsgemäss möglich, entweder an genügend steifen, elastischen Platten durch entsprechende Kraftarmkonstruktionen die deformierenden Kräfte direkt einzuführen, oder aber dünne Platten auf eine Anordnung von Biegestäben zu befestigen.
• (Fig. IV und Fig. V) Die Befestigung muss im letzteren Falle elastisch sein, was z.B. durch Klebung mit einem geeignetem Kleber erreicht werden kann.
• Die Fig. II zeigt den erfindungsgemsssen Spiegel mit Zugvorrichtung auf der konkaven Seite. Dabei bedeuten: (6) Kraftarm, [7) verschiebbarer Angriffspunkt der Zugkraft, (s) Gewinde zur Variation der Zugkraft, (9) Zugseil.
• Die Figur III zeigt den erfindungsgemässen Spiegel mit Druckvorrichtung auf der konvexen Seite. Dabei bedeuten: (10) Kraftarm, (11) Druckstab, (12) verschiebbarer Angriffspunkt der Druckkraft, (13) Gewinde zur Variation der Druckkraft.
• Fig. (4) zeigt eine elastische Platte, an der die deformierende Kraft direkt eingeführt wird. Hierbei bedeutet: (14) die elastische, verformte Platte, (15) die mechanische Halterung zum Einführen der Kräfte, (16) zwei Zugseile. Diese Zylinderparabolspiegel-Version kann auch erfindungsgemäss - wie oben beschrieben -durch Druckkräfte erzeugt werden.
• Fig. (5) zeigt eine elastische Platte, die auf einer Anordnung von Biegestäben elastisch montiert wird. Dabei bedeuten (18) die Biegestäbe, (19) die Zugseile und (17) die elastische Platte.
• Auch diese Zylinderparabolspiegel-Version kann erfindungsgemäss - wie oben beschrieben - durch Druckkräfte erzeugt werden.

Claims (10)

1. Batentansprüche

   (1.) Biegeplattenzylinderparabol-Spiegel mit veränderlicher Senmetrie, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die elastische Linie einer verspiegelten elastischen Platte durch geeignete, kontinuierlich einstellbare Drucs- oder Zugmittel so ausgebildet ird, dass sie eine bessere Approxlmation zu den exakten Zylinderparabol-Spiegeln als ein reiszylinder darstellen und onzentrationsfaktoron von mindestens 39 bei kontinuierlich variabler Brennweite erreicht werden.
2. 2. Biegeplattenzylinderparabol-Spiegel mit veränderlicher Geometrie, nach Anspruch (1), d a d u r c h g e k 8 n n z e i c h n e dass die Zunmittel aus Zugseilen bestehen.
3. 3. Biegeplattenzylinderparabol-Spiegel mit veränderlicher Geometrie, nach Anspruch (1) (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Druckmittel aus Druckstäben bestehen.
4. 4. Biegeplattenzylinderparabol-Spiegel mit veränderlicher Geometrie, nach Anspruch (1) (2) (3), d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass die AngriffspunKte der Zug- bzw. Druckkräfte verschieblich einstellber sind.
5. 5. Bisgeplattenzylinderparabol-Spiegel mit veränderlicher Geometrie, nach Anspruch (i) t2) (3) (4), d a d u r c h q e k e n n z e i c h n e t, dass die Zug- bzw. Druckkräfte durch Gewinde am ende der Zugseile hzw. Druckstähe kontinuierlich variiert werden knnnen.
6. S. Biegeplattenzylindaroarabol-Spiegel mit veränderlicher Geometrie, nach Anspruch (1) (2) (3) (4) (3), d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass die deformierenden Kräfte direktan der elastischen Biegenplatte eingeführt werden.
7. 7. Biegeplattenzylinderparabol-Spiegel mit veränderlicher Gecmetrie, nach Anspruch (1) (2) (3) (4) (S) (S), d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass die deformierenden kräfte an einer Biegestabkonstruktion singefährt werden.
8. B. Biegeplattenzylinderparabol-Spiegel mit vsränderlicher Geometrie, nach anspruch (i) (2) (3) 64) (@) (3) (7), d a d u r c h @ e K e n n z e 1 c h n e t, dass die Biegeplatte elastisch git der Biegestabkonstruktion verbunden ist.
9. Biegeplattenzylinderparabol-Spiegel mit veränderlicher Geometrie, nech Anspruch (1), d @ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Biegeplatte durch zwei oder mehrere parallel zueinender angecrdneten, unabhïngig einstellbaren Spannvorrichtung deformiert wird, um die Abbildung der Sonnenscheibe mit mehreren Parametern korrigieren zu kännen.
10. 10. Biegeplattenzylinderparabol-Spiegel mit veränderlicher Geometrie, nach Anspruch (1) (2) (3) (4) (S) () (7) (S), d a d u r c h rj, e @ e n n z e i c h n e t, dass die schlanken ovalen Bilder der -onnenscheibe, die durch die einzelnen Zylinderparabolspiegel in der optischen Eintrittsöffnung, der Strahlungskessellichtfalle, entstehen, sich mäglichst genau überdecken oder in Ihrer Superposition veriiert @erden können.