DE4332237A1 - Concave mirror - Google Patents

Concave mirror

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Description

Die Erfindung betrifft einen Hohlspiegel mit einem Rahmen und einer auf dem Rahmen befestigten gewölbten Spiegelplat­ te.The invention relates to a concave mirror with a frame and a curved mirror plate attached to the frame te.

Hohlspiegel dieser Art sind bekannt und werden zum Beispiel für die Konzentration des Sonnenlichtes auf Energieumwand­ lungssysteme, wie Solarzellen oder wassergefüllte Wärme­ tauschelemente, verwendet. Diese Hohlspiegel weisen üblich­ erweise eine Brennweite zwischen 2 m und 20 m und einen Durchmesser zwischen 0,5 m und 3 m auf.Concave mirrors of this type are known and are used, for example for the concentration of sunlight on energy conversion systems such as solar cells or water-filled heat exchange elements used. These concave mirrors usually have have a focal length between 2 m and 20 m and one Diameter between 0.5 m and 3 m.

Bei den bekannten Hohlspiegeln bildet die Spiegelplatte eine Seitenwand eines gasdichten Gehäuses. Zur Herstellung der konkaven Form des Hohlspiegels wird das Gehäuse soweit evakuiert, bis der für die gewünschte Brennweite notwendige Verformungsgrad der Spiegelplatte erreicht ist. Die Spiegel­ platte besteht meist aus einer Glasplatte, die einseitig mit einer spiegelnden Schicht versehen ist. Es werden jedoch auch Kunststoff oder Metallplatten verwendet.In the known concave mirrors, the mirror plate forms one Side wall of a gastight housing. To make the concave shape of the concave mirror, the housing is so far evacuated until the one necessary for the desired focal length Degree of deformation of the mirror plate is reached. The mirrors plate usually consists of a glass plate with one side is provided with a reflective layer. However, there will be also plastic or metal plates used.

Derartige Hohlspiegel haben aufgrund des den Hohlspiegel tragenden Gehäuses ein hohes Eigengewicht, was die Montage und die Justierung des Hohlspiegels erschwert. Darüberhinaus ist die Herstellung dieser Hohlspiegel aufwendig, da der notwendige Evakuierungsgrad für jeden einzelnen herzustel­ lenden Hohlspiegel experimentell bestimmt werden muß.Such concave mirrors have because of the concave mirror bearing housing has a high weight, which is the assembly and the adjustment of the concave mirror difficult. Furthermore the production of this concave mirror is complex because of the necessary degree of evacuation for each individual lens concave mirror must be determined experimentally.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Hohlspiegel mit geringem Eigengewicht zu schaffen, der preiswert und einfach herzu­ stellen ist.It is an object of the invention a concave mirror with little To create own weight, the inexpensive and easy to get pose is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Rahmen und Spiegelplatte eine der Wölbung der Spiegelplatte angepaßte Auflage angeordnet ist und die durch Belastung gewölbte Spiegelplatte am Rand unelastisch und starr mit der Auflage verbunden ist, so daß nach Wegfall der Belastung die Wölbung der Spiegelplatte erhalten bleibt.This object is achieved in that between the frame and mirror plate one of the curvature of the  Mirror plate adapted edition is arranged and by Loading arched mirror plate on the edge inelastic and is rigidly connected to the edition, so that after the Load the curvature of the mirror plate is preserved.

Durch Anliegen des äußeren Randes der Spiegelplatte an die von außen nach innen abgeschrägte Auflage wird die konkave Form der Spiegelplatte erzwungen. Bei einem bevorzugten Verfahren geschieht dies durch Auflegen der zunächst planen Spiegelplatte auf die abgeschrägte Auflage. Dann wird die Spiegelplatte mittig so stark belastet, daß sie sich gerade soweit verformt, bis der äußere, die Auflage überdeckende Rand in etwa parallel zur Auflage angeordnet ist. Anschließ­ end wird diese Stellung des Randes der Spiegelplatte relativ zur Auflage fixiert und die Belastung entfernt.By applying the outer edge of the mirror plate to the the concave surface becomes chamfered from the outside in Form of the mirror plate enforced. With a preferred one This is done by hanging up the plan first Mirror plate on the beveled support. Then the Mirror plate in the middle so heavily loaded that it is straight deformed until the outer one, covering the support Edge is arranged approximately parallel to the edition. Connecting end this position of the edge of the mirror plate becomes relative fixed to the support and the load removed.

Die Fixierung der Spiegelplatte auf der Auflage kann durch Kleben oder durch Anpressen mittels eines Klemmringes erfol­ gen.The mirror plate can be fixed on the support by Glue or by pressing using a clamping ring gene.

Bei einer bevorzugten Ausführung wird die Auflage durch eine flexible, aushärtende Masse hergestellt. Zweckmäßigerweise ist die ein aus mehreren Komponenten bestehender Klebstoff, so daß das Formen der Auflage sowie die Klebverbindung zwischen Auflage und Rahmen einerseits, sowie zwischen Auflage und Spiegelplatte andererseits in einem Arbeitsgang hergestellt werden kann. So entfällt die aufwendige, auf die Brennweite des Hohlspiegels abzustimmende Formgebung der Auflage.In a preferred embodiment, the edition by flexible, hardening mass. Conveniently is the adhesive consisting of several components, so that the molding of the pad as well as the adhesive bond between Edition and frame on the one hand, and between edition and Mirror plate, on the other hand, manufactured in one operation can be. So the elaborate, the focal length of the concave mirror shape of the support to be coordinated.

Der Rahmen ist zweckmäßigerweise aus einem Material gefer­ tigt, daß eine möglichst geringe Wärmedehnung aufweist, um eine Verschiebung der Brennweite durch Aufheizung des Spie­ gels aufgrund von absorbierter Strahlung oder aufgrund von Umgebungseinflüssen zu minimieren. Darüberhinaus müssen der Rahmen und Auflage ausreichend und dauerhaft formstabil sein, da durch diese beiden Bauteile die konkave Form des Hohlspiegels bestimmt wird. Ein geeigneter Werkstoff für den Rahmen ist beispielsweise Aluminium.The frame is advantageously made of a material tigt that has the lowest possible thermal expansion in order a shift in the focal length by heating the spie gels due to absorbed radiation or due to To minimize environmental influences. In addition, the Frame and support sufficient and permanently stable  be because of these two components the concave shape of the Concave mirror is determined. A suitable material for the The frame is aluminum, for example.

Ein erfindungsgemäßer Hohlspiegel kann sowohl einen runden als auch einen elliptischen oder auch quadratischen Umriß aufweisen. Die runde bzw. die elliptische Form bieten dabei den Vorteil, daß bei Konzentration der einfallenden Strah­ lung auf eine Brennfleck bzw. auf eine Brennlinie die besten optischen Eigenschaften erzielt werden können, während bei quadratischen Hohlspiegeln zwangsläufig eine optische Unge­ nauigkeit, zum Beispiel in Form von Astigmatismus, entsteht.A concave mirror according to the invention can be both round as well as an elliptical or square outline exhibit. The round or elliptical shape offer the advantage that when the incident beam is concentrated the best on a focal spot or on a focal line optical properties can be achieved while at square concave mirrors inevitably an optical inconvenience accuracy, for example in the form of astigmatism, arises.

Bei einer weiteren bevorzugten, kostengünstigen Ausführungs­ form eines runden Hohlspiegels besteht der Rahmen aus dem Aluminiumkranz einer handelsüblichen Fahrradfelge mit glat­ ter Seitenwand auf den der Spiegel mit Zwei-Komponenten- Kleber aufgeklebt ist. Die Breite der durch den Klebstoff gebildeten Auflage wird durch die Breite der Seitenwand der Felge bestimmt und beträgt bei einem Felgendurchmesser von 18 Zoll beispielsweise ca. 1 cm. Eine solche Breite der Auflage ist ausreichend um die Formtreue des Spiegels sowie die Dauerfestigkeit der Klebverbindung zu gewährleisten.In another preferred, inexpensive embodiment the frame consists of the shape of a round concave mirror Aluminum rim of a standard bicycle rim with smooth sidewall on which the mirror with two-component Glue is glued on. The width of the glue is formed by the width of the side wall of the Rim determines and is with a rim diameter of 18 inches, for example, about 1 cm. Such a breadth of Pad is sufficient to maintain the shape of the mirror as well to ensure the fatigue strength of the adhesive connection.

Eine andere Ausführungsform weist eine metallische Spiegel­ platte auf, die durch eine umlaufende dünne, zum Beispiel Laserschweißen hergestellten Schweißnaht mit der abgeschräg­ ten Auflage verbunden ist.Another embodiment has a metallic mirror plate on by a circumferential thin, for example Laser welding produced weld with the beveled th edition is connected.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Zeichnungsbe­ schreibung.Further details and advantages of the invention emerge from the subclaims and from the following drawing spelling.

Die Zeichnungen zeigen inThe drawings show in

Fig. 1 die schaubildliche Darstellung eines Hohlspiegels, Fig. 1 shows the perspective view of a concave mirror,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Hohlspiegels aus Fig. 1 im Schnitt, Fig. 2 is a side view of the concave mirror of FIG. 1 in section,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Hohlspiegels mit Klemmring, Fig. 3 is a side view of a concave mirror with a clamping ring,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Hohlspiegels mit Auflage aus Mehrkomponenten-Klebstoff, Fig. 4 is a side view of a concave mirror with support from multi-component adhesive,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Hohlspiegels mit Klemmring. Fig. 5 is a side view of a concave mirror with a clamping ring.

In Fig. 1 ist Hohlspiegel mit einem Rahmen 1 und einer darauf befestigten Spiegelfläche 2 dargestellt. Dieser rund ausgeführte Hohlspiegel konzentriert zum Beispiel die nahezu parallele Strahlung des Sonnenlichts auf Brennfleck, an dem eine Solarzelle oder ähnliches angeordnet sein kann.In Fig. 1 concave mirror is shown with a frame 1 and a mirror surface 2 fastened thereon. This round concave mirror, for example, concentrates the almost parallel radiation of sunlight on a focal spot on which a solar cell or the like can be arranged.

In Fig. 2 ist dieser Hohlspiegel im Schnitt dargestellt. Die konkav gekrümmte Spiegelplatte 2 liegt mit ihrem Rand auf einer Auflage 3 auf, die von einem dauerfesten, unelas­ tischen Mehrkomponenten-Klebstoff gebildet wird. Wichtig ist, das dieser Klebstoff Scher- und Zugspannungen ertragen kann, da durch die Form der Auflage 3 und die feste Verbin­ dung zwischen Auflage 3 und Spiegelplatte 2 die konkave Form der Spiegelplatte 2 gewährleistet wird. Die Spiegelplatte kann sowohl aus Glas, als auch aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein. Das Material der Spiegelplatte 2 darf jedoch nicht zur Relaxation neigen, da sonst wegen des Abbaus der Materialspannungen die Formtreue der Spiegelplatte nicht mehr gegeben ist.In Fig. 2, this concave mirror is shown in section. The concave curved mirror plate 2 lies with its edge on a support 3 , which is formed by a durable, inelastic multicomponent adhesive. It is important that this adhesive can endure shear and tensile stresses, as by the shape of the support 3 and the fixed Verbin dung is ensured between the support 3 and the mirror plate 2, the concave shape of the mirror plate. 2 The mirror plate can be made of glass as well as metal or plastic. However, the material of the mirror plate 2 must not tend to relax, since otherwise the shape of the mirror plate will no longer be true due to the reduction in material stress.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Hohlspie­ gels dargestellt. Dieser Hohlspiegel weist eine Auflage 3 auf, die einstückig mit dem Rahmen 1 verbunden ist. Die Spiegelplatte wird durch einen umlaufenden Klemmring 4 gegen die Auflage gepreßt und so kraft- und formschlüssig mit der Auflage bzw. dem Rahmen 1 verbunden. Der Klemmring 4 ist zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Teile unter Belas­ sung eines Zwischenraumes durch mehrere Schrauben mitein­ ander verbunden sind. Während der untere Teil des Klemmring­ es 4 mit einer unteren Klaue 6 unter eine Kante des Rahmens 1 greift, überlappt der obere Teil mit einer oberen Klaue 5 die unter Einschluß der Auflage 3 auf dem Rahmen 1 auflieg­ ende Spiegelplatte 2. Bei Anziehen der Schraubverbindung zwischen oberen und unteren Teil des Klemmringes 4 wird so die Spiegelplatte 2 gegen die Auflage gepreßt.In Fig. 3 a further embodiment of a hollow mirror is shown. This concave mirror has a support 3 which is integrally connected to the frame 1 . The mirror plate is pressed against the support by a circumferential clamping ring 4 and is thus connected to the support or frame 1 in a force-fitting and positive manner. The clamping ring 4 is made in two parts, the two parts being connected with one another by loading a gap by several screws. While the lower part of the clamping ring 4 engages it with a lower claw 6 under an edge of the frame 1 , the upper part overlaps with an upper claw 5, the mirror plate 2 lying on the frame 1 including the support 3 . When tightening the screw connection between the upper and lower part of the clamping ring 4 , the mirror plate 2 is pressed against the support.

Alternativ kann der Klemmring 4 auch einteilig ausgeführt sein, wobei anstelle der unteren Klaue 6 mehrere Spann­ schrauben vorgesehen sind, die den Rahmen 1 zu untergreifen vermögen und so die obere Klaue 5 gegen die Spiegelplatte 2 pressen.Alternatively, the clamping ring 4 can also be made in one piece, with several clamping screws being provided instead of the lower claw 6 , which are able to reach under the frame 1 and thus press the upper claw 5 against the mirror plate 2 .

In Fig. 4 ist ein metallischer Hohlspiegel dargestellt, der auf einer metallischen Auflage 3 aufliegt. Die Spiegelplatte 2 ist durch eine Schweißnaht 9 mit der Auflage 3 verbunden. Die Einschweißtiefe ist so groß, das mit dieser Schweißnaht 9 gleichzeitig die Auflage 3 auf dem Rahmen 1 befestigt ist. Alternativ kann die Auflage 3 auch durch andere Befestig­ ungsmittel mit dem Rahmen 1 verbunden sein, wenn zum Bei­ spiel die Einschweißtiefe durch die maximal zulässige Breite der Schweißnaht 9 zu stark begrenzt ist.In FIG. 4, a metallic hollow mirror is shown, which rests on a metallic support 3. The mirror plate 2 is connected to the support 3 by a weld 9 . The welding depth is so great that with this weld 9 the support 3 is attached to the frame 1 at the same time. Alternatively, the support 3 can also be connected to the frame 1 by other fastening means if, for example, the weld depth is too much limited by the maximum permissible width of the weld seam 9 .

In Fig. 5 ist ein Hohlspiegel dargestellt, der eine Spiegelplatte 2 aufweist, die im Randbereich auf dem Umfang verteilt mehrere, zumindest jedoch drei Durchgangsbohrungen 7 aufweist. Die Auflage 3 ist einstückig mit dem Rahmen 1 verbunden und die Spiegelplatte 2 wird durch einen Druckring 8 gegen die Auflage 3 gepreßt, der mittels durch die Durch­ gangsbohrungen 7 geführter Schrauben mit der Auflage bzw. mit dem Rahmen 1 verschraubt ist und die Spiegelplatte 2 zwischen sich und der Auflage 3 einklemmt.In Fig. 5, a concave mirror is shown having a mirror plate 2, which are distributed in the peripheral region on the periphery a plurality of, but at least having three through-bores 7. The support 3 is integrally connected to the frame 1 and the mirror plate 2 is pressed by a pressure ring 8 against the support 3 , which is screwed by means of the through holes 7 screws with the support or to the frame 1 and the mirror plate 2 between himself and the edition 3 jammed.

BezugszeichenlisteReference list

1 Rahmen
2 Spiegelplatte
3 Auflage
4 Klemmring
5 obere Klaue
6 untere Klaue
7 Durchgangsbohrung
8 Druckring
9 Schweißnaht 1 frame
2 mirror plate
3 edition
4 clamping ring
5 upper claw
6 lower claw
7 through hole
8 pressure ring
9 weld

Claims (8)

1. Hohlspiegel mit einem Rahmen (1) und einer auf dem Rahmen (1) befestigten gewölbten Spiegelplatte (2), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rahmen und Spiegel­ platte (2) eine der Wölbung der Spiegelplatte (2) angepaßte Auflage (3) angeordnet ist und die durch Belastung gewölbte Spiegelplatte (2) am Rand unelastisch und starr mit der Auflage (3) verbunden ist, so daß nach Wegfall der Belastung die Wölbung der Spiegelplatte (2) erhalten bleibt.1. concave mirror with a frame ( 1 ) and on the frame ( 1 ) attached curved mirror plate ( 2 ), characterized in that between the frame and mirror plate ( 2 ) one of the curvature of the mirror plate ( 2 ) adapted support ( 3 ) arranged is and the mirror plate ( 2 ), which is arched by load, is inelastically and rigidly connected to the support ( 3 ) at the edge, so that the curvature of the mirror plate ( 2 ) is retained after the load has been removed. 2. Hohlspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (3) von einer ausgehärteten Masse gebildet ist.2. concave mirror according to claim 1, characterized in that the support ( 3 ) is formed by a hardened mass. 3. Hohlspiegel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgehärtete Masse ein mehrkomponenten Klebstoff ist, mit dem die Spiegelplatte (2) auf den Rahmen (1) aufgeklebt ist.3. concave mirror according to claim 2, characterized in that the cured mass is a multi-component adhesive with which the mirror plate ( 2 ) is glued to the frame ( 1 ). 4. Hohlspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (3) durch eine Abschrägung des Rahmens (1) gebildet ist.4. concave mirror according to claim 1, characterized in that the support ( 3 ) is formed by a bevel of the frame ( 1 ). 5. Hohlspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) eine Fahrradfelge, insbe­ sondere eine Aluminium-Fahrradfelge, mit flachen Seiten­ flächen ist.5. concave mirror according to one of claims 1 to 4, characterized in that the frame ( 1 ) is a bicycle rim, in particular a special aluminum bicycle rim, with flat sides surfaces. 6. Hohlspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Spiegelplatte (2) durch einen Klemmring (4) auf die Auflage (3) gepreßt ist.6. concave mirror according to one of claims 1 to 5, characterized in that the edge of the mirror plate ( 2 ) by a clamping ring ( 4 ) on the support ( 3 ) is pressed. 7. Hohlspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelplatte (2) eine als Ober­ flächenspiegel oder als Rückflächenspiegel ausgebildete Glasplatte ist. 7. concave mirror according to one of claims 1 to 6, characterized in that the mirror plate ( 2 ) is a surface mirror formed as an upper surface or as a rear surface mirror. 8. Verfahren zur Herstellung eines Hohlspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche des Rahmens (1) mit Klebstoff bestrichen wird, die Spiegelplatte (2) auf den Rahmen (1) aufgelegt und mittig so belastet wird, daß die Spiegelplatte (2) eine Durchbiegung erhält, die einer gewünschten Brennweite ent­ spricht, und nach Aushärten des Klebstoffes die Belastung entfernt wird.8. A method for producing a concave mirror according to one of claims 1 to 5, characterized in that the contact surface of the frame ( 1 ) is coated with adhesive, the mirror plate ( 2 ) is placed on the frame ( 1 ) and is loaded in the middle so that the mirror plate ( 2 ) receives a deflection that speaks a desired focal length, and the load is removed after the adhesive has hardened.
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