DE7726729U1

DE7726729U1 - Tragstruktur fuer grossflaechige sonnenkollektor-anlagen

Info

Publication number: DE7726729U1
Application number: DE19777726729U
Authority: DE
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1977-08-29
Filing date: 1977-08-29
Publication date: 1981-03-12

Description

MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG
Aktiengesellschaft

München, den 18. August 1977

Tragstruktur für großflächige Sonnenkollektor-Anlagen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tragstruktur für großflächige Sonnenkollektoranlageit, bestehend aus miteinander verbundenen Verstrebungen.

Auf dem Gebiet der Energiegewinnung aus den Sonnenstrahlen teilt sich die Entwicklung insbesondere in zwei Richtungen auf, nämlich in die der Flachkollektoren für niedrige Temperaturen, wie für den Wohnungs-Heizbedarf, und in die der Hochleistungskollektoren, bei denen hohe Anforderungen gestellt und eine Umwandlung von Strahlenenergie in Wärme mit möglichst hohen Temperaturen angestrebt werden.

Die Leistung eines Kollektors ist in erster Linie von dem vom Kollektor erfaßten Strahlenbündel und von der Dimension des die Funktion der Energieumwandlung übernehmenden Absorbers abhängig. Die Dimension bzw. der Wirkungsgrad

7.1690 - 5 -

I * · t · t III I · ·

des Kollektors läßt sich wiederum durch Sonnenstrahlen fokusierende Reflektoren oder Linien beeinflussen.

Gewisse Anwendungsfälle, wie z.B. die Nutzung der Sonnenenergie für Kraftwerke, benötigen trotzdem sehr große Kollektoren-Anlagen mit möglichst optimalem Wirkungsgrad, bzw. hohem Strahlen-Konzentrationsvermögen.

Ein weiterer die Leistung beeinflussender Faktor ist die Lage. der Kollektorenanlage bezüglich der Sonnenstrahlen, d.h., die Anlage sollte möglichst beweglich gelagert sein, um sie nach Bedarf der Sonne nachstellen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fertigungstechnisch möglichst einfache Tragstruktur herzustellen, die den Anforderungen einer Hochleistungs-Kollektoranlage gerecht

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine mit Verstrebungen zusammengesetzte Tragstruktur gelöst, bei der die Verstrebungen zu einzelnen prisma- oder pyramidenförmigen Grundelementen zusammengesetzt sind, die unter Bildung einer Auflageebene mit Verbindungsstraben miteinander verbunden sind.

Hierdurch ist eine mosaikartig in beliebiger Größe leicht zusammenbaubare Struktur erreicht, bei der die vorgefertigten Grundelemente durch ihre prismatische und/oder pyramidale

7.1690 - 6 -

18.08.77

• t · · · I I I I I I I ► · · I a I

I * t t I

• · Il

Form selbst versteifend ausgebildet sind. Es können sowohl für die Grundelemente als auch für die Verbindungsstreben handelsübliche Einzelelemente verwendet werden, wie z.B. Winkeleisen, so daß keine Sonderanfertigungen für die Einzelteile notwendig sind.

Ein derartiges Tragelement ist außerdem bei entsprechender statischer Auslegung stabil und trotzdem verhältnismäßig leicht im Gewicht. Dieser Vorteil wirkt sich insbesondere bei beweglich gelagerten großflächigen Anlagen aus.

Es ist vorteilhaft, wenn die die Auflageebene der Tragstruktur bildenden Seiten der Grundelemente so groß wie die oder ein vielfaches von der Kollektorbasisfläche sind. Hierdurch fallen Dimensionierungs-Probleme weg und eine bereits montierte Anlage kann bei Bedarf nachträglich leicht verkleinert bzw. vergrößert werden.

um Ungenauigkeiten der Tragstruktur durch Toleranzen und Primärdeformationen zu kompensieren, sind Rahmen zur Aufnahme von Kollektorbauteilen vorgesehen, die mit mehr-dimensional verstellbaren Befestigungsmitteln an den Verstrebungen der Tragstruktur befestigt sind. An einem Grundelement können ein oder mehrere Rahmen befestigt sein.

7.1690 - 7 -

18.o8.77

Die für Hochleistungskollektoren verwendeten Reflektoren lassen sich beispielsweise an die Rahmen anbringen und mit Befestxgungselementen mit dem Rahmen verbinden. Verstellbare Auflageflächen dieser Befestigungsmittel für die Reflektor-Fanten erlauben eine feine Justierung der Reflektoren, so daß sogar üngenauigkeiten in deren Flächenformgebung des Reflektors ausgebessert werden können.

Die Tragstruktur gemäß der Erfindung hat insbesondere für Parabol-Kollektoren den weiteren Vorteil, daß die Reflektoren, deren Dimension aus fertigungstechnischen Gründen begrenzt ist, in einer Reihe hintereinander so aufgenommen werden können, daß sie einen langen Reflektor mit einer Brennlinie bilden, der von einem gemeinsamen Absorber bestückt wird. Das Absorberrohr sowie die dafür vorgesehene Schutzhülle erstrecken sich dabei einstückig über die gesamte Reflektorzeile. Je nach Dimensionierung der Anlage werden somit mehr oder weniger RohranSchlüsse erspart, was bei Anlagen mit Dampfdruck eine wichtige Rolle spielt.

Ferner ist es möglich, die Tragstruktur nach Bedarf gerade oder schräg aufzustellen und auch drehbar zu lagern. Durch das relativ leichte Gewicht trägt der Fachwerkträger in vertretbarem Maße zum Gesamtgewicht der Anlage bei, so daß die statische als auch wirtschaftliche Mehrbelastung auf ein Traggestell und Lager im Verhältnis zur Anlage liegt.

7.1690 - 8 -

18.08.77

Es ist zweckmäßig, die Tragstruktur um eine vertikale und/oder eine annähernd senkrecht dazu orientierte Achse schwenkbar zu lagern, um den Träger zur Optimierung der Sonneneinstrahlung dem augenblicklichen Sonnenstand nachzustellen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Er- ψ

findung schematisch dargestellt. Es zeigen: 1

Fig. 1 eine Kollcktoranlage in Draufsicht, '

Fig. 2 eine Seitenansicht der Kollektoranlage |;.·

und f!

Fig. 3 bis 7 Einzelheiten aus Fig. 1 und 2. '

Fig.. 1 zeigt eine auf einen Sockel 10 beweglich montierte | Kollektoi-anlage 11 mit parabolförmigem Querschnitt auf- |

$ weisende Reflektoren 12, die in Reflektorzeilen 13 zusammen- 1

gefaßt sind. In der Brennlinie der einzelnen Reflektorzeilen 13 I ist je ein Absorberrohr 14 angeordnet, in denen ein Wärme- j träger zur Speicherung der von den Absorbern 14 aufgenommenen [

Wärmeenergie. Die Absorberrohre 14 sind über Rohre 15 an ein 1 zentrales Leitungssystem bzw. einen Verbraucher angeschlossen. |

f Von der Seite gesehen, ist die Anlage 11 gegenüber der Verti- f kalen geneigt angeordnet (Fig. 2). Die Winkelanlage richtet sich nach dem meridionalen Stand der Sonne. Die aus den Re-

7.1690 - 9 -

Ί O · OO ·// ' I I ι I . . . . t ·

I · ·
I I I t
I « · ·

flektoren 12 und Äbsorberrohren 14 bestehenden Kollektoren sind auf einer aus Verstrebungen 16 bestehenden Tragstruktur 17 (Fig. 3) montiert. Die Tragstruktur ist auf einer drehbaren Grundplatte 18 abgestützt, die um eine vertikale Achse 19 schwenkbar gelagert ist.

Das Traggerüst besteht aus einzelnen pyramiden- oder prismaförmigen Grundelementen 20 bzw. 21, wie sie in Fig. 3 bzw. 4 gezeigt sind. Die zu diesen Grundelementen 20, 21 zusammengefügten Verstrebungen 16 können Rohre, Winkeleisen oder andere Elemente sein, die im Handel erhältlich sind. Die Grundelemente 20, 21 sind mit Verbindungsstreben 25, die deren Spitzen verbinden, miteinander verbunden derart, daß die Basis aller Grundelemente eine Auflageebene 26 für die Kollektoren bilden.

Zur Aufnahme der Reflektoren 12 sind Rahmen 30 vorgesehen, die jeweils an die Basisstreben eines Grundelementes 20, 21 befestigt werden (Fig. 5). Quer- und Längsleisten 32 bzw. 33 teilen den Rahmen in sechs Teilrahmen auf, in denen je ein Reflektorsegment eines Parabolreflektors eingespannt wird. Die Querleisten sind parabolförmig gebogen, und an ihren Enden mit je einer Verstrebung 16 eines Grundelementes verbunden {Fig. 6). Hierzu sind die Grundelemente 20, 21 mit Anschlußlaschen 34 versehen, die durch Langlöcher oder Einstellschrauben ein Einrichten der Reflektoren erlauben.

Die Rahmen 30 sind zur Befestigung der Reflektorsegmente

7.1690 - 10 -

18.08.77

• »III Il

I · β *

• ·· ■ —«10«—

mit verstellbaren, in Fig. 7 näher gezeigten Befestigungselementen 40 ausgerüstet. Sie bestehen aus einer Schraube 41 auf der eine Auflagescheibe 42 mit Distanzstück 43 aufgeschraubt ist. Durch Verdrehen wird die AuflageScheibe 42 auf die gewünschte Höhe eingestellt. Sie kann selbstsichernd sein oder z.B. durch einen Lackpunkt in dieser Stellung fixiert werden. Unter Zwischenlage eines Federelementes 45 wird ein, oder bei den Mitteleisten zwei Reflekorsegmente mit der Kante auf die Auflagescheibe aufgesetzt und mit einer Mutter 46, die bis auf den Anschlag 43 festgezogen wird, eingespannt. Die auf beiden Seiten des Reflektors vorgesehenen Federelemente 45, 47 halten den bzw. die Reflektoren mit einer gewissen VorSpannkraft, die durch die Formgebung der Federelemente definiert ist. Hierbei können geringe Verschiebungen, beispielsweise durch Wärmedehnungen, der Reflektoren in Richtung der Tangentialebene stattfinden, aber in senkrechter Richtung dazu sind sie fixiert.

7.1690
18.08.77

Claims

M.A.N. MASCHINENFABRIK. AUGSBURG-NORNBERG Aktiengesellschaft

München» den 26. November 1980

Schutzansprüche

1. Tuagstruktur für großflächige Sonnenkollektoranlagen, bestehend aus miteinander ,verbundenen Verstrebungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstruktur aus prisma- oder pyramidenförmigen Grundelementen (20 bzw. 21) zusammen-

« gesetzt ist, die mit Verbindungsstreben (25) unter Bildung

einer Aufl^geebene (26) miteinander verbunden sind.

2. Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rahmen (30) zur Aufnahme von Kollektorbauteilen (31) vorgesehen sind, die verstellbar mit den Verstrebungen (16) der Tragstruktur verbunden sind.

3. Tragstruktur nach Anspruch 2, für Kollektoren mit Sonnenstrahlen konzentrierenden Reflektoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (30) mit Spannelemente (40) ,

zur Halterung der Reflektoren ausgerüstet sind, die

j eine verstellbare Auflagefläche (42) haben.

7.1690

• » · f

Ai

4. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ZyIinder-Parabolkoll ektoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundeleniente (20) der Tragstruktur (11) mindestens eine Reihe bildend, hintereinander angeordnet sind derart, daß die in ihnen angeordneten Einzelreflektoren (12) zusammen einen Parabolreflektor (13) bilden und eine gemeinsame Brennlinie haben, so daß in der Reflektorzeile (13) ein axial einteiliges Absorberrohr (14) forgesehen werden kann.

5. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstruktur um mindestens eine Achse (19) schwenkbar gelagert ist.

6. Tragstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragsfruktur um eine vertikale (19) und eine annähernd senkrecht dazu orientierte Achse schwenkbar gelagert ist.

7.1690
26.11.1980