DE3121772A1

DE3121772A1 - Solar-reflektor

Info

Publication number: DE3121772A1
Application number: DE19813121772
Authority: DE
Inventors: Allen I. San Anselmo Calif. Bronstein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-27
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1982-03-11
Also published as: JPS5710101A; US4293192A; CA1165198A

Description

O Hamburg, 25. Mai 1981 245281

Priorität; 27. Mai 1980 U.S.A. Pat.Anm. Nr. 153

Anmelder:

Allan I. Bronstein

80 Ross A\/enua

San Anselmo, CaI., U.S.A.

Solar-Reflsktor

Dis Erfindung bezieht sich auf Solar«= bzw. Sonnen-Reflektoren, insbesondere auf einen trog™ oder uannanförmigan Solar-Reflektor.

Trog- oder uannanförmige Sonnen-Reflektoren- bzu. Spiegel usrden gewöhnlich aus glatten, polierten Matallflächen

hergestellt, deren Rückseiten mit Verstärkunggrippen versehen sind. Hauptsächlich wegen Herstellungsbegrenzungen in der Fabrik ergeben sich dabei notwendigerweise Größenbeschränkungen der Flächen. Deshalb wird für Sonnenergieprojekte häufig eine Vielzahl von Reflektoren benötigt. In der Regel werden die Bleche mit ihren steifen Uerstärkungsrippen werkseitig zusammengebaut, weil die bisherigen Bemühungen gezeigt haben, daß es schwierig ist, die Bleche und Versteifungsrippen an Ort und Stelle zusammenzusetzen. Folglich sind die bekannten Spiegel schwer, sperrig und schwierig zu transportieren, so daß zu den Kosten für das fertige Produkt noch weitere Kosten kommen.

Die Erfindung bezweckt hauptsächlich die Schaffung eines Solarreflektors, dessen Herstellung und Zusammenbau einfach und preisgünstig ist.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines zerlegbaren und tragbaren bzw. transportablen Sonnenreflektors. Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines konkauen Sonnenreflektors, dessen Maßhaltigkeit und Formtreue mit geringem Aufwand ohne die Notwendigkeit von Stützrippen gewährleistet.

Erfindungsgemäß werden diese Ziele dadurch erreicht, daß ein Solar-Reflektor eine Gleitführung besitzt, welche zwei

Λ.

-ν-

Form- bzw. Profilteile trägt, welche um einen Teil ihrer Peripherie herumführende, identische Oberflächen besitzen, deren Form genau mit der Konfiguration bzu. Anordnung der reflektierenden Spiegelfläche, beispielsweise einer Parabalfläche übereinstimmt. Ein Streifen oder eine Bahn eines Folienmaterials mit sehr guten Reflexionseigenschaften ist um die in einer Ebene liegenden Flächen der Profilteile herumgespannt und an diesen befestigt· Uenigstens einer der Profilteile ist auf ©inera Führungsschlitten montiert, der won dem anderen Profilteil uegbewegt wird, bis die flexible Bahn gespannt ist und deren Form über ihre gesamte Länge genau mit der Krümmung der Formflächen der Profilteile übereinstimmt. Die Gleitführung ist schwenkbar auf Stützbeinen gelagert, so daß eis in Abhängigkeit vom Einstrahlungswinkel der Sonne in einen ausgewählten Kippwinkel bewegt werden kann. Streifen eines vorzugsweise aus einem Schaummaterial bestehenden Bandes können an der konvexen Außenseite des flexiblen Refl@xionematerials angebracht werden, um z. B. durch Uind verursachte Vibrationen zu dämpfen.

Ein erfindungsgemäSer Trog- oder Uann@nreflektor besitzt also zwei Profilteile mit identischen,fluchtendes* Flächen, die vorzugsweise auf konvex gekrümmten, parabolischen Kurven verlaufen. Die Profilteiie sind auf einer Längsführung angeordnet, auf welcher wenigstens einer der Profilteile

gleitfähig verschiebbar ist. Mechanische Stellmittel, beispielsweise eine Schraube, dienen zur Bewegung eines auf der Gleitführung verstellbaren Schlittens in die gewünschte Position* Eine straff um die konvexen Umfangsflachen der Profilteile herumgelegte, flexible Bahn mit reflektierender Oberfläche wird durch Greifmittel gehalten, bevor die Einstellmittel den gleitfähig verschiebbaren Profilteil von dem anderen Profilteil uegbeuegen, um die aufgelegte Bahn zu spannen. Die Gleitführung ist auf Stützelementen gelagert, so daß der erfindungsgemäß ausgebildete uannen- oder trogförmige Reflektor entsprechend dem Sonnenstand gekippt werden kann, um die Sonnenstrahlen direkt aufzunehmen.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines erfindungsgemäß ausgeführten trog- bzw. wannenartigen Solarreflektors,

Fig. 2 eine Endansicht eines die Uanne bzw. den Trog formenden Profilteiles mit Halte- und Oustiermitteln,

Fig. 3 eine Draufsicht einer zur Bildung der reflek-

•γ.«

tierenden Wanne verwendeten Bahn eines reflexiblen Folienmaterials,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der

Mittel zum axialen Ausrichten und Einstellen der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 5 eine entlang der Linie 5-5 geschnittene Teilansicht der Fig. 4,

Fig. 6 eine Endansicht eines Profilteiles mit einer

anderen Ausführung der Befestigungsmittel für das reflektierende Folienmaterial,

Fig. 7 eine schaubildliche Teilansicht einer weiteren Ausführung der Befestigungsmittel für die reflektierende Bahn,

Fig. 8 einen Teilschnitt der in Fig. 7 gezeigten Befestigungsmittel,

Fig. 9 vereinfachte Ansichten von Profilteilen mit abbis 12

gewandelten Profilformen,

Fig.13 eine seitliche Teilansicht einer flexiblen Reflexionsfolie mit Oämpfungsband und

Fig. 14 einen Querschnitt entlang der Linie 14-14 in Fig.13*

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Ein in Fig. 1 dargestellter, trog- oder uannenförtniger Solarreflektor 10 besitzt eine Schiene oder Gleitführung 12, deren entgegengesetzte Enden in Halterungen 14 und 16 sitzen. Die Halterungen sind jeweils bei 18 schuenkfähig an Stützbeinen 20 angelenkt, so daO die Reflektoruanne durch Drehen eines Knopfes 19 um eine horizontale Längsachse in eine jeweils gewünschte Winkelstellung gebracht werden kann, um die Sonnenstrahlen direkt aufzufangen. Die Gleitführung 12 trägt zuei mit Abstand angeordnete, parallele Form- bzu. Profilteile 22 und 24. Der eine Profilteil 22 ist an der Halterung 14 befestigt, während ein auf der Gleitführung 12 verschieb-

,26
barer Schlitten/den anderen Profilteil 24 trägt.

Ein Verankerungsglied 28 ist in einer ausgewählten Stellung auf der Länge der Führungsschiene 12 mittels einer ggf. durch eine Mutter gesicherten Schraube 30 befestigt und bildet einen Fixpunkt für die Schlittenverstellung. Ein Ansatz 32 des Verankerungsgliedes 28 nimmt eine drehbar in dem Ansatz angeordnete Schraube 34 auf, die in eine Gewindebohrung eines gegenüberliegenden, an dem Stellschlitten 26 sitzenden Ansatzes 36 eingeschraubt ist. Durch Drehen des Schraubkopfes 38 werden die Ansätze 32 und 36 deshalb je nach Drehrichtung aufeinander zu oder voneinander weg in ihre Einstellposition bewegt.

Die Profilteile 22 und 24, siehe auch Fig. 2, besitzen an

einem Teil ihrer Peripherie genau bearbeitete, identische Flächen 40 mit einer für die Reflektoruanne gewünschten Krümmung. An den entgegengesetzten Enden der Flächen 40 befinden sich Befestigungsstifte 42 und 43, welche in entsprechende Löcher 44, siehe Fig. 3, an den entgegengesetzten Enden eines Zuschnittes 46 des flexiblen, reflektierenden Materials eintreten. Der Bogenabstand zuischen den Zapfen und 43 ist zumindest so groß und vorzugsweise geringfügig größer als der Abstand U zwischen den Löchern 44 des aufgebrachten Zuschnittes 46, so daß dieser straff gespannt ist, uenn das reflektierende Material über die Flächen 40 gelegt wird. Die Zapfen 42 und 43 haben also die Funktion, die auf die gekrümmten Flächen 40 aufgelegte Materialbahn 46 zu spannen, so daß diese eine der Krümmung entsprechende Wölbung annimmt. Die Zapfen 42 und 43 der Profilteile 22 bzu. 24 liegen jeweils in einer zur Schiene oder Gleitführung 12 senkrechten Ebene, wobei die Ebenen der beiden Zapfen· paare 42 und 43 genau parallel sind. Die Zapfen gewährleisten also die richtige Anordnung und Ausrichtung der zwischen den Enden der Flächen 40 eingespannten, gewölbten Bahn 46.

Schließlich wird ein Streifen 48 aus Leder oder Kunststoff mit einer Metalluerstärkung um die aufgelegte Materialbahn herumgelegt, um diese fest gegen die Fläche 40 zu klemmen* Ein am Ende des Streifens oder Riemens 48 sitzender Ansatz 50 trägt einen Schraubbolzen 52, der in eine Gewindeöffnung 54 an der gegenüberliegenden Seite des Profilteiles 22

eingeschraubt werden kann, um den Streifen 48 fest gegen das flexible Bahnmaterial 46 zu spannen.

Zwar kann das flexible Bahnmaterial 46 ein dünnes Metallblech oder Metallfolie sein, jedoch wird bevorzugt ein veraluminierter Polyesterfilm bzu. eine mit aufgespritztem Aluminium beschichtete Polyester-Feinfolie verwendet, uie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen Mylar verkauft wird. Dieses Material besitzt sehr gute Reflexionseigenschaften und kann so beschichtet sein, daG seine Reflexionseigenschaften über einen Zeitraum von mehreren Monaten erhalten bleiben, auch uenn das Material dauernd der Witterung ausgesetzt ist. Das Material hat eine verhältnismäßig hohe Dehn- bzu. Reißfestigkeit und behält seine guten physikalischen Eigenschaften einschließlich Formstabilität über einen weiten Temperaturbereich. Ferner ist dieses Material in Bahnen bis zu einer Breite von zehn ft (etua drei m) erhältlich, so daß maximale Größen der Spiegelfläche erzielt uerden können«

Auf jeden Fall wird das flexible Bahnmaterial 46 um die gekrümmten Flächen 40 der parallelen Profilteile 22 und 24 herumgelegt und entsprechend der obigen Beschreibung befestigt.

Anschließend wird dann die Schraube 34, 3B gedreht, um den Schlitten 26 vom Profilteil 22 ueg zur Verankerung 28 hinzuziehen, bis die flexible Bahn 46 fest gespannt ist.

Nach diesem Spannvorgang stimmt die Wölbung der konkaven Relexionsfläche 46a über die gesamte Länge der flexiblen Bahn 46 genau mit der Kurvenform der Profilflächen 40 überein.

Die vorstehend erläuterte Sonnen-Reflektoruanne 10 kann vor dem Zusammenbau in Einzelteilen zu der vorgesehenen Baustelle transportiert und dort in der erläuterten Ueise zusammengesetzt werden. Die gesamte Gleitführung kann dann durch Drehen des Knopfes 19 gekippt uerden, um die Sonnenstrahlen direkt aufzunehmen, uobei die Drehung der Anordnung durch ein Gegengewicht 56 erleichtert uerden kann, welches das Gewicht der Profilteile 22 und 24 ausgleicht.

Anstelle einer parabolisch gekrümmten Fläche 40, siehe Fig.2 und 6, können die Profilteile auch zylindrische Flächen 4OA uie beispielsweise* der in Fig. 9 angedeutete Formteil 22A oder spiralförmig verlaufende Flächen 4QB wie beispielsweise der in Fig. 10 gezeigte Profilteil 22B aufweisen. Außerdem können die Profilteile Spannflächen 4OC mit mehreren parabolischen Vertiefungen, siehe den Profilteil 22C in Fig. 11, oder ebene Flächen 4OD aufweisen, siehe den Profilteil 22D in Fig. 12. Bei den letztgenannten Formen 22C und 22D kann die flexible Bahn mit Hilfe eines passenden Gegenstückes 48C bzw. 48D, das beispielsweise mit Kopfschrauben 49 befestigt wird, in der eingespannten Einbaulage gehalten werden.

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Nachdem die flexible Bahn 46 gespannt uorden ist, können gemäß Fig. 13 und 14 ein oder mehrere Streifen eines Bandes 78 an der Außenseite des flexiblen Materials 46 angebracht werden, um das Material gegen beispielsweise durch Uind verursachte Vibrationen dadurch zu dämpfen, daß die übertragung der Vibrationen in Längsrichtung der Uanne durch die Dämpfungsstreifen verhindert wird. Obuohl diese Dämpfungsuirkung eigentlich mit irgendeinem beliebigen Band erreicht uerden kann, uird vorzugsweise ein Band aus einem Schaumstoffmaterial verwendet, das sich durch besonders gute schuingungsdämpfende und schwingungsaufnehmende Eigenschaften auszeichnet.

Gemäß Fig. 5 kann das Aufspannen der flexiblen Bahn 46 auf die gekrümmten Kurvenflächen 40 dadurch erleichtert uerden, daß einer der Zapfen 43 in Längsrichtung der Kurve 40 verstellbar gemacht uird. Beispielsweise kann der Zapfen 43, wie in Fig. 5 gezeigt ist, bei 57 schuenkfähig gelagert sein und mit einem Einstellexzenter 58 in Berührung stehen, welcher auf einer Uelle 59 sitzt, die mit Hilfe eines kleinen, abgewinkelten Hebels 60, siehe Fig. 1, an dem jeweiligen Profilteil zur Exzenterverstellung gedreht werden kann. Der Einstellexzenter 58 kann einen ebenen Mantelflächenabschnitt 61 aufweisen, um eine Lockerung und ein Verlassen der eingestellten Einspannstellung des Zapfens 43 zu verhindern. Gggf. kann eine Reihe einstellbarer Zapfen 43a, 43b, 43c und 43d entlang der konvexen Profil-

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fläche 40 verteilt angeordnet sein, so daß ggf. mehrlagige flexible Bahnen 46 stufenweise vorrückend gespannt uerden können, falls dies erwünscht ist.

Gemäß Fig. 1 und 4 sind die Profilteile 22 und 24 an Platten 70 angebracht, die an der feststehenden Halterung 14 bzu. an dem Stellschlitten 26 sitzen. Die Platten 70 sind bei 72 geschlitzt, und durch die Schlitze verlaufen in die Profilteile 22 bzu. 24 eingeschraubte Kopfschrauben Mit gelösten Kopfschrauben 74 können die Formteile 22 und 24 aufeinander zu in die in Fig. 4 gezeigte Stellung bewegt uerden, in welcher in einem Profilteil, beispielsweise dam Profilteil 22 vorhandene Ausrichtestifte 76 in Komplementärlöcher 78 des anderen Profilteiles, beispielsweise des Profilteiles 24, eintauchen, um eine genaue Ausrichtung sicherzustellen. Die Kopfschrauben 74 werden dann angezogen, um die Profilteile 22 und 24 in ihrer ausgerichteten Stellung sicher festzulegen. Mit dieser Justierung ist jeder Teil der Kurvenfläche 40 des einen Profilteiles genau fluchtend mit dem entsprechenden Teil der Kurvenfläche 40 des anderen Profilteiles ausgerichtet.

Bei einer in Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform hat

die flexible Bahn 46a entlang ihren Seitenkanten dickere

62

Verstärkungsstreifen/aus Kunststoff, die von einer bogenförmig verlaufenden Ausnehmung 63 eines Formteiles 64

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aufgenommen uerden. Zapfen 66 bzw. 67 treten durch Löcher 65 eines Streifens 62 hindurch. Der Zapfen 67 besitzt einen Kopf mit einer Kugelfläche 68, so daS er ähnlich uie der Zapfen 34 in Fig. 5 in einer kugslförmigen Ausnehmung des Formteiles 64 schwenkbar ist. Ebenfalls entsprechend Fig.5 kann ein Einstellexzenter 60 gedreht uerden, um den Zapfen 67 zu schwenken und den Streifen 62 und die flexible Bahn 46a zu spannen.

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Leerseite

Claims

Anspruchs

1./Solar-Reflektor, gekennzeichnet durch eine Längsführung (12), welche zwei parallele Profilteile (22, 24) trügt, die identische, entlang eines Umfangsabschnittes verlaufende Flächenabschnitte (40) aufweisen, durch eine flexible Bahn (46) eines Materials mit reflektierender Oberfläche, durch an den Profilteilen angeordnete Mittel (42, 43) zur Befestigung entgegengesetzter Kanten der straff auf die fluchtend ausgerichteten Flächenabschnitte aufgespannten flexiblen Bahn, durch einen entlang der Längsführung verschiebbaren Schlitten (26), welcher einen der Profilteile (24) trägt, und durch mechanische Stellmittel (28 - 38), mit welchen der Schlitten zum Spannen der flexiblen Bahn bewegbar ist.

2. Solar-Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel ein auf der Führung (12) befestigtes Uerankerungsglied (28) und eine um eine zur Führung (12) parallele Achse drehbare, zwischen dem Verankerungsglied und dem Stellschlitten (36) liegende
Schraube (34, 38) aufweisen, welche an einem dieser
Teile (32) drehbar gelagert ist und mit dem jeweils
anderen Teil (36) in Gewindeverbindung steht.

3. Solar-Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daQ die flexible Bahn (46) entlang ihren ent-

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gegengesetzten Seitenkanten verteilte Durchbohrungen (44) besitzt, und daß an entgegengesetzten Enden der identischen FormflSchen (40) der Profilteile (22, 24) vorhandene Zapfen (42, 43) mit den Durchbohrungen der aufgelegten, flexiblen Bahn in Eingriff sind.

4. Solar-Reflektor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zuei Streifen (48), welche jeweils mit ihrem einen Ende an einem Ende der Formfläche (40) eines Profilteiles (22, 24) befestigt sind, während an den jeweils anderen Enden eines Streifens und der zugehörigen Formfläche eines Profilteiles lösbare Befestigungsmittel (50, 52, 54) vorhanden sind.

5. Solar-Reflektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der in eine Durchbohrung (44) der flexiblen Bahn (46) eintretenden Zapfen- (43) in Längsrichtung der Formfläche (40) des jeweiligen Profilteiles (22, 24) verstellbar ist (57 bis 61).

6. Solar-Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die identischen Formflächen (40) der Profilteile (22, 24) konvex gekrümmt sind.

7. Solar-Reflektor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wenigstens zwei in Reihe hintereinanderliegende, konvex

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gekrümmte Abschnitte der Formflächen (40C) der Profilteile (22C) zur Bildung einer Mehrfach-Uannenform.

8. Solar-Reflektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen quer zu den Längsseiten auf der Rückseite der flexiblen Bahn (46) angebrachten Streifen eines Bandes (78).

Solar-Reflsktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (78) aus einem Schaumstoff besteht.

10. Solar-Reflektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch entlang den entgegengesetzten Querkanten der flexiblen Bahn (46) an dieser angebrachten Streifen (62) eines UerStärkungsmaterials.

11. Solar-Reflektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mit Längsabstand angeordnete Stützteile (20), an welchen die Gleitführung (12) mit ihren entgegengesetzten Enden schuenkfähig gelagert ist«

12. Solar-Reflektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an den beiden Profilteilen (22, 24) vorhandene, komplementäre Ausrichtemittal, die zur Ausrichtung der Forroflächen (40) in eine' gemeinsamen Fluchtsbens bei einer die Profilteile zusammenführenden Stellbewegung in Eingriff bringbar sind.

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13. Solar-Reflektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexen Kurvenflächen (40) parabolisch gekrümmt sind.

14. Solar-Reflektor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zylindrisch gekrümmte, konvexe Kurvenflächen (40A).