DE3017661A1 - Variable curvature solar reflector mirror - has resilient flat surface with centre adjustable relative to peripheral support points - Google Patents

Variable curvature solar reflector mirror - has resilient flat surface with centre adjustable relative to peripheral support points

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Abstract

The mirror with variable curvature, such as may be used in a solar reflector, comprises a flat reflective surface (1) made of a resilient material and a tensioning assembly (2) capable of acting thereon such that its deformation produces the required curvature. The assembly has a number of supports (2.1,2.2,2.3,2.4) which are in contact with the rear face of the mirror and are arranged at the corners of a regular polygon. The centre of this assembly is adjustably (3) connected to the centre of the mirror to permit moving this mirror centre along its centre line (4) relative to the support points (2.1) etc.

Description

Spiegel mit variabler KrümmungVariable curvature mirror

Die Erfindung betrifft einen Spiegel mit variabler Krümmung, bestehend aus einer elastischen ebenen Spiegelfläche und einer Spannvorrichtung.The invention relates to a mirror with variable curvature, consisting consisting of an elastic flat mirror surface and a clamping device.

Ein Spiegel der oben genannten Art ist beispielsweise aus der DE-OS 27 38 665 bekannt, nach welcher eine ebene Spiegelfläche an zwei gegenüberliegenden Rändern mit gekrümmten Trägern verbunden ist, durch welche die ebene Spiegelfläche zylindrisch verformt wird. Die Krümmung eines derartigen Spiegels ist jedoch nur durch Auswechseln der Träger gegen entsprechend anders gekrümmte Träger möglich.A mirror of the type mentioned above is, for example, from DE-OS 27 38 665 known, according to which a flat mirror surface on two opposite Edges are connected with curved beams through which the flat mirror surface is deformed cylindrically. However, the curvature of such a mirror is only possible by replacing the carrier with correspondingly differently curved carriers.

Ein elastisch krümmbarer Spiegel mit kontinuierlich verstellbarer Krümmung ist aus der DE-OS 27 28 141 bekannt. Dieser Spiegel weist eine elastisch verformbare Scheibe aus Glas mit einer annähernd sphärischen optisch aktiven Oberfläche auf einer Seite auf. Eine Verkrümmung des Spiegels zur außeraxialen Verwendung wird durch ein Biegegestell ermöglicht, durch welches die Ränder des Spiegels aus ihrer gemeinsamen Ebene gegeneinander verschoben werden. Ein derartiger Spiegel setzt jedoch eine bereits sphärisch gekrümmte Oberfläche voraus.An elastically bendable mirror with continuously adjustable Curvature is known from DE-OS 27 28 141. This mirror has an elastic Deformable glass pane with an almost spherical optically active surface on one side. A curvature of the mirror for off-axis use becomes made possible by a bending frame, through which the edges of the mirror from their common level can be moved against each other. Such a mirror sets however, an already spherically curved surface precedes it.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spiegel mit variabler Krümmung zu schaffen, bei welchem ein ebenes Spiegelflächenmaterial verwendet werden kann und dessen Krümmung kontinuierlich verstellbar ist. Diese Aufgabe erfüllt ein Spiegel nach Patentanspruch 1. Als besonders vorteilhafte Ausführungsform hat sich dabei ein nach Patentanspruch 3 ausgebildeter Spiegel erwiesen, der in seiner Wirkung einem parabolischen Spiegel gleichkommt.The object of the invention is to provide a mirror with variable curvature to create in which a flat mirror surface material can be used and whose curvature is continuously adjustable. A mirror fulfills this task according to claim 1. As a particularly advantageous embodiment, it has a trained according to claim 3 mirror proved in its effect equates to a parabolic mirror.

Sollte das Eigengewicht des Spiegelflächenmaterials die Kontur zu stark beeinflussen, ist es vorteilhaft, weitere Abstützungen der Spiegel fläche gemäß den Ansprüchen 5 bis 8 vorzusehen.Should the weight of the mirror surface material increase the contour have a strong influence, it is advantageous to have additional supports for the mirror surface according to claims 5 to 8 to be provided.

Erfindungsgemäß gestaltete Spiegel sind insbesondere für die Verwendung in einer sog. Solarfarm geeignet, bei der großflächige Spiegel Sonnenlicht einfangen und auf einen relativ kleinen Bredhfleck reflektieren. Derartige Spiegel müssen aufgrund ihrer Größe besonders stabil ausgeführt sein, um Windkräften standhalten zu können; dennoch soll das Gewicht des Spiegels und der Halterung möglichst gering-sein, um den baulichen Aufwand und die damit verbundenen Kosten möglichst gering zu halten. Da derartige Spie gel åußerdem in relativ großen und unters-chiedlichen Abständen von dem gemeinsamen Brennfleck aufgestellt werden, ist es notwendig, daß die Brennweite leicht und kontinuierlich verstellbar ist.Mirrors designed according to the invention are particularly useful suitable in a so-called solar farm, where large mirrors capture sunlight and reflect on a relatively small spot. Such mirrors must Due to their size, be particularly stable in order to withstand wind forces to be able to; nevertheless, the weight of the mirror and the bracket should be as low as possible, in order to keep the construction effort and the associated costs as low as possible. Since such mirrors are also at relatively large and different distances from the common focal point, it is necessary that the focal length is easily and continuously adjustable.

Der erfindungsgemäße Spiegel ist daher für den oben genannten Zweck besonders geeignet.The mirror according to the invention is therefore for the above purpose particularly suitable.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spiegels ist teilweise schematisch in den Figuren dargestellt. Es- zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Aufsicht auf die Rückseite eines quadratischen Spiegels, Fig. 2 eine Sei-tenansicht des Spiegels gem. Fig. 1; Fig. 3 eine perspektivische Aufsicht auf die Rückseite eines Spiegels mit weiteren Auflageelementen; Fig. 4 eine Seitenansicht -des Spiegels gem. Fig. 3; Fig. 5 ein diagonal versteiftes Spiegelflächenmaterial.One embodiment of the mirror according to the invention is partial shown schematically in the figures. They show: FIG. 1 a perspective Top view of the back of a square mirror, FIG. 2 is a side view of the mirror according to Fig. 1; 3 shows a perspective top view of the rear side a mirror with further support elements; Fig. 4 is a side view of the mirror according to Fig. 3; 5 shows a diagonally stiffened mirror surface material.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Spiegel wird eine ebene Spiegelfläche 1 aus Glas oder einem anderen elastischen Spiegelmaterialdurch einen kreuzförmigen Träger 2 rücks-eitig gestützt. Die Auflagerpunkte 2.1 bis 2.4 des Trägers 2 drücken auf die Ecken der Spiegel fläche 1. Auf die Mitte der Spiegelfläche 1 wirkt eine mit dieser fest verbundene Stelleinrichtung 3, mit welcher die Spiegelfläche gegenüber den Auflagepunkten in Richtung der Flächennormalen 4 elastisch verformbar ist. Aus der in Fig. 2 dargestellten Seitenansicht wird sichtbar, daß die Auflagepunkte 2.1, 2.3 gegenüber dem kreuzförmigen Träger 2 etwas erhöht angeordnet sind, so daß die Spiegelmitte durch eine Stellschraube 3 innerhalb der Achse 4 in Richtung des gezeigten Pfeiles verschoben werden kann.The mirror shown in FIG. 1 has a flat mirror surface 1 made of glass or another resilient mirror material by a cruciform Carrier 2 supported on the back. Press the support points 2.1 to 2.4 of the beam 2 on the corners of the mirror surface 1. On the center of the mirror surface 1 acts with this firmly connected adjusting device 3, with which the mirror surface opposite to the support points is elastically deformable in the direction of the surface normal 4. the end the side view shown in Fig. 2 shows that the support points 2.1, 2.3 are arranged slightly increased relative to the cross-shaped carrier 2, so that the Mirror center by an adjusting screw 3 within the axis 4 in the direction of the shown Arrow can be moved.

Versuche mit einem flachen quadratischen Planspiegel, der auf eine Brennweite von ca. 200 m eingestellt wurde, und Sonnenlicht haben gezeigt, daß der Brennfleck auf einer in dieser Entfernung aufgestellten Wand mit der in den Figuren gezeigten Einrichtung nahezu kreisförmig ist und in der Größe unwesentlich von der idealen Sonnenabbildung abweicht. Der Spiegel ist also mit einem wesentlich aufwendiger herzustellenden Parabolspiegel vergleichbar.Try a flat square mirror that points to a Focal length of about 200 m has been set, and sunlight have shown that the Focal spot on a wall set up at this distance with the one in the figures The device shown is almost circular and insignificant in size from the deviates from the ideal image of the sun. The mirror is therefore much more complex with one comparable to the parabolic mirror to be produced.

Die oben erwähnten Versuche haben auch gezeigt, daß bei zunehmender Spiegelgröße das Eigengewicht des Spiegelflächenmaterials je nach Lage des Spiegels die durch Verspannung hervorgerufene, annähernd parabolische Krümmung verändert. In Abhängigkeit von der Spiegelgröße, dem Flächengewicht des Spiegelmaterials und dessen elastischen Eigenschaften kann es daher von Vorteil sein, die Spiegelfläche durch weitere Auflageelemente abzustützen.The above-mentioned experiments have also shown that with increasing Mirror size the dead weight of the mirror surface material depending on the position of the mirror the almost parabolic curvature caused by tension changes. Depending on the size of the mirror, the weight per unit area of the mirror material and its elastic properties can therefore be of advantage to the mirror surface to be supported by further support elements.

Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen Aufsicht die Rückseite eines Spiegels, bei dem ein ebenes elastisches Spiegelflächenmaterial 5 mittels einer zentralen Stelleinrichtung 6 gegen ein erstes Polygon bildende Auflagepunkte 7.1 bis 7.4 gezogen wird, welche an einem quadratischen, diagonal verstrebten Rahmen 10 befestigt sind. Die Seitenmitten der Spiegelfläche 5 sind durch weitere, ebenfalls ein gleichmäßiges Polygon bildende Auflagepunkte 8.1 bis 8.4 abgestützt. Zur Abstützung des mittleren Bereichs der Spiegelfläche 5 ist ein Ring 9 vorgesehen, welcher die zentrale Stelleinrichtung 6 konzentrisch umgibt und zwischen den Diagonalverstrebungen des Rahmens 10 und der Rückseite der Spiegelfläche 5 eingeklemmt und ggf. durch Klebung etc. befestigt ist.Fig. 3 shows a perspective plan view of the rear side of a Mirror, in which a flat elastic mirror surface material 5 by means of a central adjusting device 6 against a first polygon forming support points 7.1 to 7.4 is drawn, which on a square, diagonally braced frame 10 are attached. The side centers of the mirror surface 5 are also through more a uniform polygon forming support points 8.1 to 8.4 supported. For support the middle area of the mirror surface 5 is a ring 9 is provided which the central adjusting device 6 surrounds concentrically and between the diagonal struts of the frame 10 and the back of the mirror surface 5 clamped and possibly through Gluing etc. is attached.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung, aus der die Funktion des Stützringes 9 ersichtlich wird.Fig. 4 shows a side view of the device shown in Fig. 3, from which the function of the support ring 9 can be seen.

Die Einstellung der zentralen Stelleinrichtung 6 bzw. der hier höhenverstellbaren Auflagepunkte 7.1 bis 7.4 (ebenso die nichtdargestellten Auflagepunkte 8.1 bis 8.4) erfolgt so, daß der Stützring 9 die durch das Eigengewicht der- Spiegelfläche 5 bewirkte Durchbiegung gerade kompensiert.The setting of the central control device 6 or the height-adjustable device here Support points 7.1 to 7.4 (also the support points 8.1 to 8.4, not shown) takes place in such a way that the support ring 9, by the weight of the mirror surface 5 caused deflection just compensated.

Fig. 5 zeigt eine durch Diagonalverstrebungen 12 versteifte Spiegelfläche 11, welche ebenfalls mit einer der vorher gezeigten Spannvorrichtungen verbunden und elastisch verformt wird. Die Diagonalverstrebungen 12, welche beispielsweise einen T-förmigen Querschnitt aufweisen, sind vorteilhafterweise aus dem gleichen Material wie die Spiegelfläche 11 hergestellt, so daß beide Teile einen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Die Verstrebungen dienen, ähnlich wie z.B. der Stützring 9 in den Fig. 3 und 4, zur Kompensation der durch das Eigengewicht der Spiegelfläche verursachten Verzerrungen.5 shows a mirror surface stiffened by diagonal struts 12 11, which is also connected to one of the previously shown clamping devices and is elastically deformed. The diagonal struts 12, which for example have a T-shaped cross-section, are advantageously of the same Material like the mirror surface 11 made so that both parts are the same Have coefficients of thermal expansion. The struts serve, similar to e.g. the support ring 9 in Figs. 3 and 4, to compensate for the dead weight the mirror surface caused distortions.

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Claims (8)

Spiegel mit variabler Krümmung PATENTANSPRüCHE 1. Spiegel mit variabler Krümmung, bestehend aus einer elastischen ebenen Spiegelfläche und einer Spannvorrichtung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Spannein vorrichtung (2) regelmäßiges Polygon bildende Auflagepunkte (2.1 bis 2.4) aufweist, in dessen Mitte eine fest mit der Spiegelfläche (1) verbundene Stelleinrichtung (3) angeordnet ist, mit welcher die Spiegelfläche gegenüber den Auflagepunkten (2.1 bis 2.4) in Richtung der Flächennormalen (4) elastisch verformbar ist.Variable curvature mirror PATENT CLAIMS 1. Variable curvature mirror Curvature, consisting of an elastic flat mirror surface and a clamping device, in that the tensioning device (2) operates regularly Has polygon-forming support points (2.1 to 2.4), in the center of which one is fixed with the mirror surface (1) connected adjusting device (3) is arranged, with which the mirror surface opposite the support points (2.1 to 2.4) in the direction of the surface normal (4) is elastically deformable. 2. Spiegel nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die Spiegelfläche (1) die Form des durch die Auflagepunkte (2.1 bis 2.4) gebildeten Polygons aufweist.2. Mirror according to claim 1, characterized in that g e k e n nz e i c h n e t that the mirror surface (1) has the shape of that formed by the support points (2.1 to 2.4) Has polygons. 3. Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h -n e t durch vier quadratisch. angeordnete Auflagepunkte (2.1 bis 2.4) in deren Mitte eine punktförmig.auf die Spiegelfläche (1) wirkende Stelleinrichtung (3) angeordnet ist.3. Mirror according to claim 1 or 2, g e k e n n z e i c h -n e t through four square. arranged support points (2.1 to 2.4) in the middle of a point-shaped the mirror surface (1) acting adjusting device (3) is arranged. 4. Spiegel nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Auflagepunkte (2.1 bis 2.4) an den Enden eines kreuzförmigen Träger (2) angeordnet sind, in dessen Mitte eine senkrecht auf die Spiegelfläche (1) wirkende Stellschraube (3) angeordnet ist.4. Mirror according to claim 3, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t, that the support points (2.1 to 2.4) at the ends of a cross-shaped support (2) are arranged, in the center of which acts perpendicularly to the mirror surface (1) Adjusting screw (3) is arranged. 5. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,. g e k e n n -z e i c h n e t durch weitere punkt- und/oder linienförmige Auflageelemente (8.1 bis 8.4, 9).5. Mirror according to one of claims 1 to 4 ,. g e k e n n -z e i c h n e t through further point and / or linear support elements (8.1 to 8.4, 9). 6. Spiegel nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die A-uflagelemente ein regelmäßiges Polygon bildende Auflagepunkte (8-1 bis 8.4) sind.6. Mirror according to claim 5, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t, that the A-support elements form a regular polygon support points (8-1 to 8.4) are. 7. Spiegel nach Anspruch 5 oder 6, g e k e n n z e i c h -n.e t durch eine konzentrisch zur Spiegelmitte angeordnete ringförmige Auflage (9).7. Mirror according to claim 5 or 6, g e k e n n z e i c h -n.e t through an annular support (9) arranged concentrically to the center of the mirror. 8. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Spiegelfläche (-11.) elastische Vers-teifungselemente (12) mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Spiegelfiächenmaterial aufweist.8. Mirror according to one of claims 1 to 7, characterized in that g e -k e n n show that the mirror surface (-11.) has elastic reinforcement elements (12) has the same coefficient of thermal expansion as the mirror surface material.
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