WO2011076267A1 - Parabolrinnenkollektor - Google Patents

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WO2011076267A1
WO2011076267A1 PCT/EP2009/067792 EP2009067792W WO2011076267A1 WO 2011076267 A1 WO2011076267 A1 WO 2011076267A1 EP 2009067792 W EP2009067792 W EP 2009067792W WO 2011076267 A1 WO2011076267 A1 WO 2011076267A1
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WO
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parabolic trough
trough collector
collector according
support
parabolic
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/067792
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günther Kunz
Original Assignee
Amaton Sa
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Publication date
Application filed by Amaton Sa filed Critical Amaton Sa
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/70—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules with means for adjusting the final position or orientation of supporting elements in relation to each other or to a mounting surface; with means for compensating mounting tolerances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/42—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with only one rotation axis
    • F24S30/425—Horizontal axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10—Special components
    • F24S2030/13—Transmissions
    • F24S2030/134—Transmissions in the form of gearings or rack-and-pinion transmissions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the invention relates to a parabolic trough collector having a reflective surface which concentrates sunlight onto an absorber running in the focal line, wherein the reflective surface on at least one panel with a parabolic cross-section and a rectilinear in the longitudinal direction of the parabolic trough collector expansion
  • a support structure is arranged, which is pivotally connected to a parabolic trough collector supporting substructure.
  • Parabolic trough collectors essentially consist of parabolic curved reflective surfaces, which concentrate the sunlight onto an absorber running in the focal line.
  • the focal line and the apex of the parabola span the plane of symmetry of the parabolic shaped
  • the length of such collectors is usually between a few meters and 150 meters. Shorter parabolic trough collectors can be combined as individual modules to form a collector field. In the absorbers is the concentrated
  • the parabolic troughs are usually only pivotable about an axis and, to that extent, the
  • EP 1 397 621 B1 discloses such a parabolic trough collector comprising a plurality of self-supporting panels having a parabolic cross-section and a longitudinally straight extension. The panels serve to thin connected with them
  • tubular support element arranged with a
  • the panels can follow the movement of the sun.
  • the panels may either be attached directly to the annular support member or may be supported on the transverse support ribs disposed on the tubular support member.
  • the prior art parabolic trough collectors require a solid and solid support structure to provide the panels with sufficient rigidity.
  • Torsions forces due to dead weight and wind loads must be recorded without exceeding a definable, maximum deformation of the parabola leads to a loss of power.
  • Parabelform is a production of parabolic trough collectors in specially equipped manufacturing plants
  • document US 2 90 6 257 A discloses a parabolic trough collector with a reflective layer which concentrates the sunlight onto an absorber running in the focal line.
  • the absorber is located at the parabolic trough collector in extension lateral pivots attached to end pieces of the
  • Parabolic trough collector are arranged. At the convex bottom of the reflective layer is a
  • the end pieces constitute a support for an upwardly extending support.
  • the support is formed from side cheeks fastened to the end pieces, which are connected to one another via a tube arranged above the focal line. At a central point of this tube are four wires arranged diagonally to the corners of the
  • Each wire rope has a turnbuckle to bias the wires.
  • parabolic trough collector which is structurally simple, easy to assemble and therefore can be transported in parts and still a high Parabolic accuracy with high rigidity and long maximum length guaranteed.
  • Parabolic trough collector of the type mentioned solved in that the support structure arranged on the convex underside of the parabolic trough collector, extending transversely to the longitudinal direction extending supporting frames,
  • a rotary bearing for rotatably mounting the parabolic trough collector is arranged about a rotation axis parallel to the longitudinal axis thereof, and
  • a plurality of drives synchronized with one another about its axis of rotation engage at least on the support ribs which are in the longitudinal direction.
  • Synchronization is the timing of events. The synchronization ensures that all drives simultaneously
  • each support bulkhead can for receiving and dissipation of wind-induced
  • Torsions required on further measures for stiffening are completely dispensed with. Only the small piece of the panel between two adjacent pivot bearings is possibly twisted by torsional forces, while the torsional forces are absorbed on the support frames by the actuators acting there and derived to the substructure.
  • the drives form the abutment with your power transmission links
  • all drives have a common rotary drive, in particular a motor, which centrally generates a relatively small torque, which by means of a
  • the drives for rotating the parabolic trough collector can either individually or in combination at least one
  • Drive cable at least one spindle or at least one worm gear. If the drives are on
  • Drive cable this can be designed in particular as a steel cable.
  • the steel cable that is rigid in the pulling direction is rigid in the pulling direction
  • Torsional forces can thus introduce potential energy into the tensioned steel cable.
  • the polar moment of resistance can then alternate the stored energy between potential and dynamic energy. In principle, this makes it a vibratory system
  • Drive has each support frame connected to a drive preferably a vertically extending from the convex underside of the parabolic trough collector down subframe with an arcuate, in particular
  • the drives have at least one drive cable, this is along the circular arc-shaped contour of the
  • a particularly inexpensive embodiment of the synchronous drives of the support ribs with high storage capacity for potential energy is characterized in that the drive cables of adjacent drives are connected together to form a circulating cable, the one common
  • Moving drive for the thus formed circumferential rope has.
  • the leadership of the circulating rope is carried over the substructure arranged stationary pulleys or
  • Wind stimulus is to react more rigidly, each drive cable is attached to a coupling element with a spindle nut, which converts the rotating movement of a spindle in a translational movement of the coupling element.
  • the translational movement of the coupling element is converted by means of the attached ends of the drive cable in a rotational movement of the parabolic trough collector.
  • wind forces acting on the panels of the parabolic trough collector are taken up by the relatively short drive cable attached to the coupling element and discharged to the substructure via the spindle.
  • a worm wheel is preferably non-rotatably arranged on the spindle, which meshes with a worm, wherein the worms of all drives are preferably arranged on a common shaft.
  • the common wave allows the use of a common
  • the common shaft ensures a simple mechanical synchronization of all drives.
  • a toothing is arranged and the toothing with a
  • Synchronization can be realized in a simple manner that at the worm carrying round rods of all drives each rotatably a worm wheel
  • Screws of all drives are arranged on a common shaft.
  • the common shaft is preferably provided with a common rotary drive.
  • the attacking on the supporting ribs drive as
  • Lever construction executed, in particular a
  • the toggle lever preferably knows a guided in a guide slot
  • Push rod which is hingedly connected to a threaded rod of a spindle.
  • the guideway is on the
  • the common shaft is preferably connected only to a common rotary drive, which allows a synchronous rotation of all support ribs.
  • Parabolic trough collector can be improved or
  • the support structure comprises at least three supporting ribs, wherein starting from the end support ribs on each second Stauerpanant an upwardly extending support is arranged, that at least four elongated force transmission means are arranged on the support and that the force transmission means between the support and the Support structure extend, the
  • Power transmission means the side edges of a straight
  • Power transmission means is a derivative of
  • Sheet metal with the associated dimensionally stable frames form the basis for a straight pyramid, formed by the support, which is supported on the central bulkhead and one from the power transmission means, preferably wire ropes, formed bracing between a stop for the
  • attachment points can also be located at other positions of the support structure, provided that the connection of the force transmission means is ensured with the support structure on both sides of the plane of symmetry of the parabolic-shaped reflective surface at the same distance. A greater distance to the
  • the support structure must be capable of transferring shear stresses occurring in the panels. This can be done either by sufficiently rigid panels in conjunction with extending transversely to the longitudinal direction of the parabolic trough collector supporting frames. If less rigid panels are used, for. B. structural sheets, has the
  • Leksaussteifitch at the edges of the structural plates are preferably fixedly connected to the underside, in order to firmly clamp the structural plate in the edge regions on both sides and thus local deformations of the
  • the structural sheet can be angled for stabilization near the edge around the longitudinal reinforcement.
  • the frames are a supporting component of the supporting structure and at the same time bear the panels. This design saves a lot of weight compared to a solid support structure.
  • the inventive arrangement with pyramidally arranged power transmission means is in a high degree
  • Torsional stiffness of a parabolic trough collector can be generated.
  • the absorbed by the tension forces are derived via the pivot bearing arranged on each Stützspant to the dimensionally stable substructure and shift the operating effort to be operated by the dimensionally accurate
  • the dimensionally stable frames are arranged and connected to one another by the panels, preferably in the form of structural sheets.
  • the attachment of the structural plates to the frames is done in such a way that arranged on the structural plate connecting elements, for. B.
  • welded angle pieces are bolted to the frames.
  • the screw openings are arranged on the frames in such a way that the desired parabolic shape of the pattern sheets is produced via the screw connection.
  • the parabolic trough collector according to the invention results in a separation of the functions:
  • the dimensional accuracy of the reflective surface is alone through the support structure, in particular in the form of ribs and possibly L jossaussteifungen and the
  • Paneele given in particular in the form of structural sheets. Static bending forces need not be taken into account.
  • the dimensionally stable substructure assumes the static forces via the bearings arranged on each support frame.
  • the focal width (due to the expansion of the reflected sunray cone) is smaller than in all previously realized parabolic troughs and the absorber tube diameter can exceed the focal width, whereby the intercept factor is 100%.
  • the invention is based on a
  • Parabolic trough collector a perspective rear view of a
  • Figures 10a-c are schematic diagrams illustrating different concepts for
  • the parabolic trough collector (1) consists essentially of a substructure (2), which is connected via pivot bearings (3) with a support structure (4) for two panels (5).
  • a reflective mirror film (6) is applied, which focuses the incident on the surface of sunlight on a running in the focal line absorber (7).
  • the parabolic cross-section panels (5) extend in
  • Parabolic trough collector (1) is formed by three arranged on the convex underside of the parabolic trough collector, transversely to its longitudinal direction (8) extending support ribs (9 a, 9 b, 9 c) and longitudinal stiffeners (19 a - 19 d) formed, the between the both frontal
  • rod-shaped support (10) carries.
  • the holder can be
  • a Pin is arranged, which engages positively in a corresponding, arranged at the lower end of the support (10) recess.
  • the support (10) itself is located in the
  • the axis of the parabola denotes the degrees of connection from the focal point of the parabola to its apex.
  • the ribs (9 a - c) are formed parabolically transversely to the longitudinal axis (8) of the parabolic trough collector and preferably profiled in cross-section so that they are in
  • profile cross sections are for example rectangular profiles, T-profiles or I-profiles into consideration.
  • the wire ropes all have a matching length.
  • spanned pyramids run parallel to the
  • the support (10) has an effective in the axial direction of the support (10) suspension (17), which biases the wire ropes (12 a - d).
  • the suspension (17) is like a kind
  • Telescopic suspension built and in addition with a not equipped spring damper, which prevents the buildup of vibrations in the parabolic trough collector.
  • At the top of the support (10) is a hollow cylindrical
  • the support structure (4) is stabilized in the longitudinal direction (8) by means of longitudinal stiffeners (19 a-d) bolted to the edges of the panels (5) between the support frames (9 a, b, c).
  • V-profiles (20) can be arranged on the underside.
  • the substructure (2) has a total of three legs (21 a - c), wherein the legs (21 a, b) by a transverse spar (22)
  • leg (21 c), but also the legs (21 a, b) are in
  • cross tube (22) extends a cylindrical support member (24) on the top of each Stützspant (9 a - c) associated pivot bearing (3) is arranged .
  • Each pivot bearing (3) consists of two mutually parallel cheeks (25) between which a respective axis of rotation (27 a - c) is mounted, about which the parabolic trough collector is pivotable.
  • drives (44) which, for the derivation and absorption of torsional forces in the parabolic trough collector on the frontal support ribs (9 a, 9 c), in particular on the semicircular downwardly extending subframe in the form of the profiles (28) attack. All at the parabolic trough collector perpendicular to
  • Reaction forces F / 2 at the repositories (3 a, 3 c) are only half as large as those of the other bearings (3 b, 3 d) between the repositories (3 a, 3 c).
  • Frontal subframe (28) engaging drives (44) and additionally achieved by the pyramidal bracing on top of the parabolic trough collector.
  • Attack parabolic trough collector which responds to the air flow with static and dynamic forces, the dynamic forces due to resonant vibrations to
  • FIG. 5 is shown schematically how a z. As caused by wind asymmetrically acting additional force Z, simulated by a vertical force in an end region (13 c), on the internal distribution of forces
  • the suspension (17) is compressed due to the changed compressive force D.
  • the stop (16) of the wire ropes (12 a - d) thus shifts slightly downward.
  • Parabolic trough collector makes a twist around the
  • Torsional resistance is determined by the transverse stiffness of the supporting ribs (9 a - c) to the longitudinal axis of the
  • Figure 6 shows as a detail only one relative to the support element (24) of the base (2) adjustable rotary bearing (3 b).
  • the support element (24) only partially shown here is designed as a U-profile and not as a hollow cylindrical tube. Decisive for the choice of the support element is merely that this is rigid due to the profiling.
  • With the top of the U-shaped support element (24) are four vertically upstanding studs (29) for
  • the pivot bearing (3 b) comprises parallel, vertically upwardly extending cheeks (25), which are held at its lower edge by a plate (30) at a distance from each other.
  • the plate (30) has in its corner regions four slots whose passage cross-section is larger than the diameter of the stud bolts (29).
  • the slots allow a limited displacement of the plate (30) in the plane of the plate and thus together with the height adjustment by the support nuts (31) is an alignment of the axis of rotation (27 b) to the remaining axes of rotation (27 a, c) of the adjacent pivot bearings (3 a, 3 b).
  • the pivot bearing (3 b) shown in Figure 6 is designed as a floating bearing. For this purpose, in the passage of the projection (26 b) of the Stauerspantes (9 b) fixed bearing ring (32) on the axis (27 b) with axial play
  • the rod-shaped support (10) is received at its lower end side by a on each second Stitzspant (9 b) arranged, not shown in Figure 7 holder. At a distance to this at the lower end side of the support (10)
  • rod-shaped support (10) immovable support flange (35), the support (10) surrounding arranged.
  • a plate spring column (36) is supported, wherein the passages (37) of the disc spring (36) stacked single disc springs at least the cylindrical cross section of the rod-shaped support (10) correspond, so that the disc spring column (36) of the above the support flange (35) located portion (38) of the support (10) can be accommodated.
  • a hollow cylindrical sleeve (39) is slipped, which at the upper end face a
  • the inner diameter of the hollow cylindrical sleeve (39) is greater than the outer diameter of the disc spring column and the support flange (35), so that the sleeve (39) with its inner circumferential surface along the outer edge of the
  • Support flange (35) can slide.
  • the sleeve (39) also forms the stop (16) for the four wire ropes or thin rods (12 a - d) of the pyramidal
  • the individual plate springs of the disc spring column (36) are layered in the same direction. As a result, the spring force multiplies, without changing the spring travel.
  • the support 10 which is explained in more detail with reference to FIG. 7, can also be connected directly to the support rib 9 b. Furthermore, the support does not have to be rod-shaped. Crucial for the execution of the support is merely that the
  • Power transmission means the side edges of a straight
  • Power transmission means is formed. Furthermore, the support is symmetrical to the plane of symmetry of the parabolic-shaped reflecting surface and longitudinally to form the support supporting support bulkhead, so that a uniform application of force in the Stauerspant
  • Torques are generated, which must be derived statically. From the illustrated in Figure 9 special way of storage (3) of the parabolic trough collector (1) on each Stitzspant (9a, 9b, 9c), the possibility arises over the length of the parabolic trough collector (1) at any number of points a drive (44 ) for tracking, which is shown in detail in Figures 10 and 11. At these points, the wind forces are dissipated. The torsion moments are proportional to the length of the sections of the
  • Parabolic trough collector (1) between two with drives (44) provided supporting frames (9a, 9b, 9c). From the theory of periodic wind excitation and practical
  • FIGS. 10 a to c and FIGS. 11 a to d omit the sake of clarity on the complete illustration of the parabolic trough collector (1), in particular under
  • the drive cable (46) is guided along the arcuate contour (45) of the auxiliary frame (28), as can be seen in particular from FIG. 10 a, in such a way that the drive cable (46) completely wraps around the auxiliary frame (28).
  • the ends of the arcuate contour (45) are over a straight running, a secant (47) forming contour connected together.
  • this secant (47) is fixed, for example, by means of a clamping screw (48).
  • the two ends of the drive cable (56) extend approximately in alignment with each other in the opposite direction and are rotatable about the substructure (2), but fixedly mounted guide rollers (49) with the drive cable (46) of the respective adjacent drive (44) to a circumferential Rope (49) connected.
  • the circulating cable (49) is used to track the parabolic trough collector with a common
  • Movement drive (50) in one or the other shown in Figure 10 a arrow direction (51 a, 51 b) moves.
  • Parabolic trough collector locks the motion drive (50), so that the locked drive cables (46) of the drives (44) occurring in the supporting ribs, by wind forces
  • the drive (44) according to FIG. 11b corresponds to the drive (44) according to FIG. 11a, so that reference is made to the statements there and to the illustration in FIG.
  • Movement drive (50) is required to effect a synchronous rotation of the parabolic trough collector with the three on the support ribs (9 a to c) acting drives (44). The only schematically shown
  • Motion drive (50) includes a motor and a reduction gear acting on the shaft (56).
  • FIG. 11 c shows, in conjunction with FIG. 10 b, a drive (44) in which a toothing (57) is arranged along the circular arc-shaped contour (45) of the auxiliary frame (28).
  • Gearing (57) meshes with a worm (58), which is arranged on a round rod (59) (see Figure 10 b).
  • FIG. 11 d shows, in conjunction with FIG. 10 c, a drive (44) with a toggle lever (62).
  • the articulated lever (62) has a push rod (64) which is guided in a guide slot (63) and articulated by means of a joint (65)
  • Threaded rod (66) is connected to a spindle.
  • the threaded spindle (66) associated with the spindle nut (67) is stationary, but rotatably mounted on the base (2), so that a rotation of the spindle nut (67) causes a translation of the threaded rod (66) of the articulated lever (62).
  • On the spindle nut (67) of the drive (44) is rotatably on
  • Worm wheel (68) attached, which meshes with a worm (69).
  • the neighboring drives are all
  • the snails (69) all adjacent drives (44) are on a common shaft (56) with a common motion drive (50) for
  • the drive cable (46) forms a spring, which elastically couples the driven support ribs (9a-c) to the substructure (2), depending on the cable length.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Parabolrinnenkollektor (1) mit einer Tragkonstruktion (4), die gelenkig mit einem den Parabolrinnenkollektor (1) tragenden Unterbau verbunden ist, wobei die Tragkonstruktion (4) an der konvexen Unterseite des Parabolrinnenkollektors (1) angeordnete, sich quer zu dessen Längsrichtung (8) erstreckende Stützspanten (9 a-c) aufweist, an jedem Stützspant (9 a-c) eine Drehlagerung (3) zur drehbeweglichen Anordung des Parabolrinnenkollektors (1) um eine zu dessen Längsachse (8) parallele Drehachse (27 a-c) angeordnet ist und zur Drehung des Parabolrinnenkollektors (1) um dessen Drehachse (27 a-c) mehrere miteinander synchronisierte Antriebe (44) zumindest an den in Längsrichtung äußeren Stützspanten (9a, c) angreifen.

Description

Parabolrinnenkollektor
Die Erfindung betrifft einen Parabolrinnenkollektor mit einer reflektierenden Oberfläche, die das Sonnenlicht auf einen in der Brennlinie verlaufenden Absorber bündelt, wobei die reflektierende Oberfläche auf mindestens einem Paneel mit einem parabolischen Querschnitt und einer in Längsrichtung des Parabolrinnenkollektors geradlinigen Ausdehnung
angeordnet ist und an der konvexen Unterseite jedes Paneels eine Tragkonstruktion angeordnet ist, die gelenkig mit einem den Parabolrinnenkollektor tragenden Unterbau verbunden ist.
Parabolrinnenkollektoren bestehen im Wesentlichen aus parabelförmig gewölbten reflektierenden Flächen, die das Sonnenlicht auf einen in der Brennlinie verlaufenden Absorber bündeln. Die Brennlinie und der Scheitelpunkt der Parabel spannen die Symmetrieebene der parabolisch geformten
reflektierenden Oberfläche auf. Die Länge solcher Kollektoren liegt je nach Bauart üblicherweise zwischen wenigen Metern und 150 Meter. Kürzere Parabolrinnenkollektoren können als einzelne Module zu einem Kollektorfeld zusammengefasst werden. In den Absorbern wird die konzentrierte
Sonnenstrahlung in Wärme umgesetzt und an ein umlaufendes Fluid, insbesondere Wasser oder ein anderes flüssiges oder gasförmiges Medium, abgegeben.
Die Parabolrinnen werden aus Kostengründen meist nur um eine Achse schwenkbar ausgeführt und insoweit der
Sonneneinstrahlungsrichtung nachgeführt .
Die europäische Patentschrift EP 1 397 621 Bl offenbart einen derartigen Parabolrinnenkollektor, der mehrere selbsttragende Paneele aufweist, die einen parabolischen Querschnitt und eine in Längsrichtung gradlinige Ausdehnung besitzen. Die Paneele dienen dazu, die mit ihnen verbundene dünne
reflektierende Oberfläche zu tragen. Mit ihrer konvexen Seite ist das Paneel an einem in Längsrichtung verlaufenden
röhrenförmigen Tragelement angeordnet, das mit einer
automatisierten Einrichtung zur Drehung um die Achse des Tragelementes versehen ist, damit die reflektierenden
Oberflächen auf die Paneele der Sonnenbewegung folgen können. Die Paneele können entweder unmittelbar an dem ringförmigen Tragelement befestigt sein oder sich an den am röhrenförmigen Tragelement angeordneten, quer verlaufenden Trägerrippen abstützen .
In jedem Fall benötigen die Parabolrinnenkollektoren nach dem Stand der Technik eine stabile und massive Tragkonstruktion, um den Paneelen eine hinreichende Steifigkeit zu verleihen. Die Anforderungen an die Formgenauigkeit und statische
Steifigkeit der die reflektierenden Oberflächen tragenden Tragkonstruktionen von Parabolrinnenkollektoren sind
außerordentlich hoch, da insbesondere Biege- und
Torsionskräfte infolge von Eigengewicht und Windlasten aufgenommen werden müssen, ohne dass ein Überschreiten einer definierbaren, maximalen Deformation der Parabel zu einem Leistungsverlust führt.
Durch die hohen Anforderungen an die Genauigkeit der
Parabelform ist eine Herstellung von Parabolrinnenkollektoren in speziell dafür ausgerüsteten Fabrikationsanlagen
erforderlich. Durch diesen Umstand entstehen hohe Kosten von der Transportlogistik bis hin zur Montage auf der Baustelle, weil die Bauelemente einerseits sehr fragil und andererseits sehr sperrig sind.
Um eine preiswerte Herstellung und einen einfachen Gebrauch auch durch unerfahrene Kräfte zu ermöglichen, offenbart das Dokument US 2 90 6 257 A einen Parabolrinnenkollektor mit einer reflektierenden Schicht, die das Sonnenlicht auf einen in der Brennlinie verlaufenden Absorber bündelt. Der Absorber befindet sich bei dem Parabolrinnenkollektor in Verlängerung seitlicher Drehzapfen, die an Endstücken des
Parabolrinnenkollektors angeordnet sind. An der konvexen Unterseite der reflektierenden Schicht ist eine
Tragkonstruktion angeordnet, die aus sich nach unten
erstreckenden, an einem zentralen Punkt unterhalb des
Kollektors zusammenlaufenden Verspannungsstreben sowie aus Metallrohren gebildet und seitlich durch die Endstücke begrenzt wird. Die Endstücke stellen eine Halterung für eine sich nach oben erstreckende Stütze dar. Die Stütze wird aus an den Endstücken befestigten Seitenwangen gebildet, die über ein oberhalb der Brennlinie angeordnetes Rohr miteinander verbunden sind. An einem zentralen Punkt dieses Rohrs sind vier Drähte angeordnet, die diagonal zu den Ecken des
Parabolrinnenkollektors laufen. Jedes Drahtseil weist ein Spannschloss auf, um die Drähte vorzuspannen.
Die aus aufwendiger Unterkonstruktion an der Unterseite und Drahtseilabspannung an der Oberseite gebildete Struktur des Parabolrinnenkollektors nach der US 2 906 257 A ist statisch ausreichend stabil. Aufgrund der hohen von der
Drahtseilabspannung auf das Rohr der Stütze ausgeübten
Kräfte, muss dieses recht stark dimensioniert sein. Insoweit zieht der notwendige Rohrdurchmesser eine unerwünschte
Verschattung der reflektierenden Oberfläche nach sich.
Nachteilig ist weiter, dass mit zunehmender Länge in dem
Parabolrinnenkollektor größere Biegespannungen auftreten, so dass dessen maximale Länge im Interesse einer noch
vertretbaren maximalen Deformation der Parabel beschränkt ist .
Ausgehend von dem Stand der Technik nach der EP 1 397 621 Bl liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen
Parabolrinnenkollektor zu schaffen, der konstruktiv einfach aufgebaut ist, sich einfach montieren und deshalb auch in Teilen transportieren lässt und gleichwohl eine hohe Parabelgenauigkeit bei hoher Steifigkeit und großer maximaler Baulänge gewährleistet.
Die Lösung beruht auf dem Gedanken, eine aufwendige
Tragkonstruktion an der Unterseite der reflektierenden
Oberfläche des Parabolrinnenkollektors entbehrlich zu machen und zugleich die an dem Parabolrinnenkollektor auftretenden statischen und dynamischen Kräfte optimal abzuleiten. Im Einzelnen wird die Aufgabe bei einem
Parabolrinnenkollektor der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst , dass die Tragkonstruktion an der konvexen Unterseite des Parabolrinnenkollektors angeordnete, sich quer zu dessen Längsrichtung erstreckende Stützspanten aufweist ,
dass an jedem Stützspant eine Drehlagerung zur drehbeweglichen Anordnung des Parabolrinnenkollektors um eine zu dessen Längsachse parallele Drehachse angeordnet ist und
dass zur Drehung des Parabolrinnenkollektors um dessen Drehachse mehrere miteinander synchronisierte Antriebe zumindest an den in Längsrichtung äußeren Stützspanten angreifen.
Um die anfallenden Windkräfte, die Torsion verursachen, sofort auf den Unterbau abzuleiten, greifen zur Drehung des Parabolrinnenkollektors um dessen Drehachse mehrere
miteinander synchronisierte Antriebe zumindest an den in Längsrichtung äußeren Stützspanten angreifen.
Synchronisierung, bezeichnet das zeitliche Aufeinander- Abstimmen von Vorgängen. Die Synchronisation sorgt also dafür, dass sämtliche Antriebe gleichzeitig um
übereinstimmende Drehwinkel drehen und in übereinstimmenden Drehlagen anhalten und ein weiteres Verdrehen der angetriebenen Spanten verhindert wird.
Insbesondere wenn an jedem Stützspant ein Antrieb angreift kann zur Aufnahme und Ableitung von windinduzierten
Torsionskräften auf weitere Maßnahmen zur Aussteifung völlig verzichtet werden. Lediglich das kleine Stück des Paneels zwischen zwei benachbarten Drehlagerungen wird ggf. durch Torsionskräfte verdrillt, während die Torsionskräfte an den Stützspanten durch die dort angreifenden Antriebe aufgenommen und an den Unterbau abgeleitet werden. Die Antriebe bilden mit Ihren Kraftübertragungsgliedern das Widerlager zur
Ableitung der Torsionskräfte an den stabilen Unterbau. Da man konstruktiv den Abstand zwischen den Stützspanten beliebig verringern kann, gibt es praktisch keine Probleme mit
Torsionskräften mehr.
Vorzugsweise weisen sämtliche Antriebe einen gemeinsamen Drehantrieb, insbesondere einen Motor auf, der zentral ein relativ kleines Drehmoment erzeugt, das mittels einer
Getriebeuntersetzung als größeres Drehmoment auf die Antriebe der Stützspanten und damit an mehreren Stellen synchron auf den Parabolrinnenkollektor übertragen wird. Die Antriebe zur Drehung des Parabolrinnenkollektors können wahlweise einzeln oder in Kombination mindestens ein
Antriebsseil, mindestens eine Spindel oder mindestens ein Schneckengetriebe aufweisen. Sofern die Antriebe ein
Antriebsseil aufweisen, kann dies insbesondere als Stahlseil ausgeführt sein. Das in Zugrichtung starre Stahlseil
gewährleistet eine hinreichend starre Drehmomentankopplung der angetriebenen Stützspanten an den Unterbau. Gleichwohl kann sich das Stahlseil unter Zugbelastung dehnen. Dies umso mehr, je länger das Stahlseil ist. Durch Wind erzeugte
Torsionskräfte können somit potentielle Energie in das durch Zugkraft gedehnte Stahlseil einbringen. In Verbindung mit dem polaren Widerstandsmoment kann dann die gespeicherte Energie zwischen potentieller und dynamischer Energie alternieren. Prinzipiell ist dadurch ein schwingungsfähiges System
entstanden. Durch einen Seilantrieb besteht konstruktiv die Möglichkeit die resultierende Eigenfrequenz konstruktiv so hoch zu legen, dass es zu keinen gefährlichen Schwingungen kommen kann.
Als Angriffspunkt für die Kraftübertragungsglieder des
Antriebs weist jeder mit einem Antrieb verbundene Stützspant vorzugsweise einen sich von der konvexen Unterseite des Parabolrinnenkollektors senkrecht nach unten erstreckenden Hilfsrahmen mit einer bogenförmigen, insbesondere
kreisbogenförmigen Kontur auf, wobei die Enden des
Kreisbogens quer zur Drehachse des Parabolrinnenkollektors an dem Stützspant ansetzen.
Sofern die Antriebe mindestens ein Antriebsseil aufweisen, ist dieses längs der kreisbogenförmigen Kontur des
Hilfsrahmens geführt und beispielsweise am Ende der
bogenförmigen Kontur oder am Stützspant selbst befestigt. Um die Drehung des Parabolrinnenkollektors in beide
Drehrichtungen zu ermöglichen, sind entweder zwei
gegenläufige Antriebsseile über die bogenförmige Kontur des Hilfsrahmens geführt oder ein Antriebsseil umschlingt den Hilfsrahmen, wobei die Befestigung des Antriebsseils
beispielsweise auf Höhe der Drehachse an dem Hilfsrahmen erfolgt . Eine besonders preiswerte Ausführung der synchronen Antriebe der Stützspanten mit hoher Speicherfähigkeit für potentielle Energie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsseile benachbarter Antriebe miteinander zu einem umlaufenden Seil verbunden sind, das einen einzigen gemeinsamen
Bewegungsantrieb für das derart gebildete umlaufende Seil aufweist. Die Führung des umlaufenden Seils erfolgt über an den Unterbau angeordnete stationäre Umlenkrollen bzw.
Seilführungen .
Sofern der Parabolrinnenkollektor mit Seilantrieb auf
Windanregung starrer reagieren soll ist jedes Antriebsseil an einem Kopplungselement mit einer Spindelmutter befestigt, die die drehende Bewegung einer Spindel in eine translatorische Bewegung des Kopplungselementes wandelt. Die translatorische Bewegung des Kopplungselementes wird mittels der daran befestigten Enden des Antriebsseils in eine Drehbewegung des Parabolrinnenkollektors umgesetzt. Umgekehrt werden auf die Paneele des Parabolrinnenkollektors einwirkende Windkräfte von dem relativ kurzen an das Kopplungselement angeschlagene Antriebsseil aufgenommen und über die Spindel an den Unterbau abgeleitet. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise auf der Spindel drehfest ein Schneckenrad angeordnet, dass mit einer Schnecke kämmt, wobei die Schnecken sämtlicher Antriebe vorzugsweise auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Die gemeinsame Welle erlaubt die Verwendung eines gemeinsamen
Bewegungsantriebs, um sämtliche an den Stützspanten
angreifenden Antriebe in Drehung zu versetzen. Des Weiteren wird durch die gemeinsame Welle eine einfache mechanische Synchronisation sämtlicher Antriebe gewährleistet.
Kraftstöße, die durch Wind erzeugt werden, wirken über das Antriebsseil auf die Spindel, die aufgrund der Selbsthemmung eine Rückdrehung des Parabolrinnenkollektors in Folge des Kraftstoßes verhindert.
Sofern längs der bogenförmigen Kontur des Hilfsrahmens eine Verzahnung angeordnet ist und die Verzahnung mit einer
Schnecke kämmt, die auf einem Rundstab angeordnet ist, wird ein äußerst starrer Antrieb geschaffen, der einer
Windanregung der Paneele des Parabolrinnenkollektors die Grundlage entzieht. Die bei einem Seilantrieb noch in
gewissem Rahmen auftretenden Schwingungen werden vermieden. Durch Ausführung des Antriebs als Schneckenantrieb kommt es zu einer erwünschten Selbsthemmung, die eine Rückwirkung der durch Wind verursachten Torsionskräfte auf den
Bewegungsantrieb verhindert.
Sofern die einzelnen Antriebe nicht selbsthemmend ausgeführt sind, muss durch andere geeignete Maßnahmen sichergestellt werden, dass nach der Drehung des Parabolrinnenkollektors eine Arretierung des Antriebs in der gewünschten Drehstellung möglich ist. Dies kann beispielsweise durch Brems- und/oder Arretiervorrichtungen, wie beispielsweise Sperrklinken, oder durch Aufrechterhalten eines einer Verdrehung
entgegenwirkenden Momentes in dem Drehantrieb sichergestellt werden .
Auch bei dem direkt verzahnten Antrieb kann die
Synchronisation auf einfache Art und Weise dadurch realisiert werden, dass an den die Schnecken tragenden Rundstäben sämtlicher Antriebe jeweils drehfest ein Schneckenrad
angeordnet ist, das mit einer Schnecke kämmt, wobei die
Schnecken sämtlicher Antriebe auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Die gemeinsame Welle ist vorzugsweise mit einem gemeinsamen Drehantrieb versehen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der an den Stützspanten angreifende Antrieb als
Hebelkonstruktion ausgeführt, die insbesondere einen
Gelenkhebel umfasst. Um die Drehbewegung des
Parabolrinnenkollektors mit dem Gelenkhebel zu ermöglichen und zugleich die gewünschte Selbsthemmung nach Einstellen der gewünschten Drehlage sicherzustellen, weißt der Gelenkhebel vorzugsweise eine in einer Führungskulisse geführte
Schubstange auf, die gelenkig mit einer Gewindestange einer Spindel verbunden ist. Die Führungskulisse ist an dem
Stützspant befestigt, während die der Gewindestange
zugeordnete Spindelmutter ortsfest jedoch drehbar gelagert ist, so dass eine Verdrehung der Spindelmutter eine Translation der Gewindestange des Gelenkhebels und damit eine Drehung des Parabolrinnenkollektors um seine Drehachse bewirkt. Um sämtliche Hebelantriebe auf einfache Art und Weise zu synchronisieren, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass an den Spindelmuttern
sämtlicher Antriebe jeweils drehfest ein Schneckenrad
angeordnet ist, dass mit einer Schnecke kämmt, wobei die Schnecken sämtlicher Antriebe auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Die gemeinsame Welle ist vorzugsweise lediglich mit einem gemeinsamen Drehantrieb verbunden, der eine synchrone Verdrehung sämtlicher Stützspanten ermöglicht.
Die erforderliche Torsionssteifigkeit des
Parabolrinnenkollektors kann dadurch verbessert oder
unterstützt werden, dass die Tragkonstruktion mindestens drei Stützspanten aufweist, wobei ausgehend von den stirnseitigen Stützspanten an jedem zweiten Stützspant eine sich nach oben erstreckende Stütze angeordnet ist, dass mindestens vier längliche Kraftübertragungsmittel an der Stütze angeordnet sind und dass sich die Kraftübertragungsmittel zwischen der Stütze und der Tragkonstruktion erstrecken, wobei die
Kraftübertragungsmittel die Seitenkanten einer geraden
Pyramide bilden, deren in der Symmetrieebene der parabolisch geformten reflektierenden Oberfläche liegende Spitze von den an der Stütze zusammenlaufenden Kraftübertragungsmitteln gebildet wird.
Durch das Zusammenwirken der Tragkonstruktion mit den
oberhalb der Parabolrinne pyramidal angeordneten
Kraftübertragungsmitteln wird eine Ableitung der
Torsionskräfte auf den Unterbau erzielt.
Vorzugsweise je zwei Paneele, insbesondere in Form von
Strukturblechen mit den dazugehörigen formstabilen Spanten bilden die Basis für eine gerade Pyramide, gebildet aus der Stütze, die sich auf dem mittleren Spant abstützt und einer aus den Kraftübertragungsmitteln, vorzugsweise Drahtseilen, gebildeten Abspannung zwischen einem Anschlag für die
Drahtseile an der Stütze zu den Ecken der Pyramide - vorzugsweise den äußeren Endbereichen der äußeren Spanten. Hierdurch werden optimale Hebelverhältnisse bei der
Krafteinleitung sichergestellt. Die Befestigungspunkte können jedoch auch an anderen Positionen der Tragkonstruktion liegen, sofern die Verbindung der Kraftübertragungsmittel mit der Tragkonstruktion zu beiden Seiten der Symmetrieebene der parabolisch geformten reflektierenden Oberfläche in gleichem Abstand gewährleistet ist. Ein größerer Abstand zur
Symmetrieebene bringt jedoch eine verbesserte Ableitung der an dem Parabolrinnenkollektor angreifenden Kräfte mit sich.
Die Tragkonstruktion muss in der Lage sein, in den Paneelen auftretende Schubspannungen zu übertragen. Dies kann entweder durch hinreichend steife Paneele in Verbindung mit sich quer zur Längsrichtung des Parabolrinnenkollektors erstreckenden Stützspanten erfolgen. Sofern weniger steife Paneele zum Einsatz gelangen, z. B. Strukturbleche, weist die
Tragkonstruktion in Längsrichtung Längsaussteifungen auf, insbesondere an den Rändern der Spanten. Zusätzlich können ggf. in Längsrichtung an der Unterseite der Paneele
insbesondere V-förmige Profile angeordnet sein. Die
Längsaussteifungen an den Rändern der Strukturbleche sind vorzugsweise fest mit deren Unterseite verbunden, um das Strukturblech auch in den Randbereichen beidseitig fest einzuspannen und damit lokale Verformungen des
Strukturblechs, beispielsweise durch angreifende Windlasten zu vermeiden. Zusätzlich kann das Strukturblech zur randnahen Stabilisierung um die Längsaussteifung abgewinkelt sein.
Die Spanten sind ein tragendes Bauteil der Tragkonstruktion und zugleich Träger der Paneele. Durch diese Bauweise wird gegenüber einer massiven Tragkonstruktion erheblich Gewicht eingespart . Die erfindungsgemäße Anordnung mit pyramidal angeordneten Kraftübertragungsmitteln ist in einem hohen Maße
torsionssteif bei geringem Konstruktionsaufwand und -gewicht. Die dünnen Stäbe bzw. Drahtseile der Abspannung haben eine äußerst geringe Verschattung der reflektierenden Oberfläche zur Folge. Darüber hinaus kann die insbesondere stabförmige Stütze zugleich mit einer Halterung für den Absorber
ausgerüstet sein und damit eine Doppelfunktion erfüllen.
Durch Aneinanderreihung gleichartiger Pyramiden kann in
Verbindung mit den an den Stützspanten angreifenden Antrieben über eine nahezu beliebige Länge eine hohe
Torsionssteifigkeit eines Parabolrinnenkollektors erzeugt werden. Die durch die Verspannung aufgenommenen Kräfte werden dabei über die an jedem Stützspant angeordnete Drehlagerung an den formstabilen Unterbau abgeleitet und verlagern den zu betreibenden Stabilitätsaufwand von der formgenauen
Parabolrinne auf den weniger aufwendigen Unterbau.
In regelmäßigen durch die geforderte Torsionssteifigkeit bestimmten Abständen, deren Entfernung durch die verfügbaren Fertigungsbreiten der Spiegelfolien (derzeit max . 1,25 m) nach oben begrenzt ist, werden die formstabilen Spanten angeordnet und durch die Paneele, vorzugsweise in Form von Strukturblechen, miteinander verbunden. Die Befestigung der Strukturbleche an den Spanten erfolgt dergestalt, dass am Strukturblech angeordnete Verbindungselemente, z. B.
angeschweißte Winkelstücke mit den Spanten verschraubt werden. Die Verschraubungsöffnungen sind an den Spanten derart angeordnet, dass über die Verschraubung die gewünschte Parabelform der Strukturbleche erzeugt wird.
Durch den erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektor entsteht eine Trennung der Funktionen: Die Formgenauigkeit der reflektierenden Oberfläche ist alleine durch die Tragkonstruktion, insbesondere in Form der Spanten und ggf. Längsaussteifungen sowie der
Paneele, insbesondere in Form der Strukturbleche gegeben. Statische Biegekräfte brauchen nicht berücksichtigt zu werden .
Der formstabile Unterbau übernimmt über die an jedem Stützspant angeordneten Lager die statischen Kräfte.
Die punktuellen Abweichungen der Parabolrinne vom örtlichen idealen Parabelquerschnitt sind minimal, so dass der
Intercept Faktor maximal wird. Die Fokalbreite (infolge der Aufweitung des reflektierten Sonnenstrahlenkegels) ist kleiner als bei allen bisher realisierten Parabolrinnen und der Absorberrohrdurchmesser kann die Fokalbreite übertreffen, wodurch der Intercept Faktor 100 % ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können durch an dem Unterbau justierbare Drehlagerungen für die
Tragkonstruktion Toleranzen des Unterbaus ausgeglichen werden. Dadurch kann der Unterbau durch jedes am Aufstellort ansässige Unternehmen mit geringen Fachkenntnissen
angefertigt werden und braucht nicht in einer speziellen Fertigungsanlage produziert und anschließend transportiert zu werden .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen eine perspektivische Ansicht eines
Parabolrinnenkollektors von der Unterseite aus gesehen, eine perspektivische Ansicht des
Parabolrinnenkollektors nach Figur 1 von der Oberseite aus gesehen, die statischen Kraftverhältnisse an einem Parabolrinnenkollektor nach Figuren 1 und 2, die Reaktionskräfte auf die Drehlagerungen an einem Parabolrinnenkollektor mit sieben Stützspanten, die statischen Kraftverhältnisse an einem Parabolrinnenkollektor unter
Berücksichtigung einer durch Windlasten verursachten asymmetrisch wirkenden
Zusatzkraft, eine perspektivische Ansicht einer
Drehlagerung des Parabolrinnenkollektors nach Figuren 1 und 2, eine perspektivische Ansicht einer
Ausführungsform einer Stütze des
Parabolrinnenkollektors nach Figuren 1 und 2, eine schematische Seitenansicht eines dynamischen Windkräften ausgesetzten
Parabolrinnenkollektors , eine perspektivische Rückansicht eines
Parabolrinnenkollektors nach Figur 8 zur Verdeutlichung der Drehlagerung an jedem
Stützspant,
Figuren lOa-c Prinzipdarstellungen zur Veranschaulichung unterschiedlicher Konzepte zum
synchronisierten Antrieb der Stützspanten eines erfindungsgemäßen
Parabolrinnenkollektors sowie Figuren 11 a-d Gesamtdarstellungen von jeweils drei
zusammenwirkenden synchronen Antrieben gemäß den Konzepten nach den Figuren 10 a-c für einen Parabolrinnenkollektor mit drei
Stützspanten .
Der Parabolrinnenkollektor (1) besteht im Wesentlichen aus einem Unterbau (2), der über Drehlagerungen (3) mit einer Tragkonstruktion (4) für zwei Paneele (5) verbunden ist. Auf der aus Figur 2 erkennbaren Oberfläche der Paneele (5) ist eine reflektierende Spiegelfolie (6) aufgebracht, die das auf deren Oberfläche auftreffende Sonnenlicht auf einen in der Brennlinie verlaufenden Absorber (7) bündelt. Die Paneele (5) mit parabolischem Querschnitt erstrecken sich in
Längsrichtung (8) des Parabolrinnenkollektors (1) gradlinig.
Die insgesamt mit (4) bezeichnete Tragkonstruktion des
Parabolrinnenkollektors (1) wird von drei an der konvexen Unterseite des Parabolrinnenkollektors angeordneten, sich quer zu dessen Längsrichtung (8) erstreckenden Stützspanten (9 a, 9 b, 9 c) sowie Längsaussteifungen (19 a - 19 d) gebildet, wobei der zwischen den beiden stirnseitigen
Stützspanten (9 a, 9 c) angeordnete Stützspant (9 b) eine in den Figuren nicht näher erkennbare Halterung für eine
stabförmige Stütze (10) trägt. Die Halterung kann
beispielsweise so ausgeführt sein, dass an der nach oben weisenden Schmalseite des mittleren Stützspantes (9 b) ein Zapfen angeordnet ist, der in eine entsprechende, am unteren Ende der Stütze (10) angeordnete Ausnehmung formschlüssig eingreift. Die Stütze (10) selbst befindet sich in der
Symmetrieebene der durch die Paneele (5) parabolisch
aufgespannten Fläche, wobei die Achse der Parabel über die gesamte Länge des Parabolrinnenkollektors in der
Symmetrieebene liegt. Dabei bezeichnet die Achse der Parabel die Verbindungsgrade vom Brennpunkt der Parabel zu deren Scheitel. Die Spanten (9 a - c) sind quer zur Längsachse (8) des Parabolrinnenkollektors parabolisch ausgebildet und im Querschnitt vorzugsweise derart profiliert, dass sie in
Richtung der Längsachse (8) auftretenden Kräften ein hohes Widerstandsmoment entgegensetzen. Als Profilquerschnitte kommen beispielsweise Rechteckprofile, T-Profile oder I- Profile in Betracht.
Im Abstand (11) zu der Befestigung der Stütze (10) an dem Stützspant (9 b) sind in übereinstimmender Höhe vier
Drahtseile (12 a, b, c, d) angeschlagen, die mit ihren gegenüberliegenden Enden mit den äußeren Endbereichen (13 a, 13 b, 13 c, 13 d) der zu dem mittleren Stützspant (9 b) benachbarten Stützspanten (9 a, 9 c) verbunden sind. Die vier Drahtseile (12 a, b, c, d) bilden die Seitenkanten einer geraden Pyramide, deren Spitze von den an der Stütze (10) zusammenlaufenden Drahtseilen gebildet wird. Die Drahtseile weisen sämtlich eine übereinstimmende Länge auf. Die Kanten der Grundfläche der durch die Drahtseile (12 a - d)
aufgespannten Pyramide verlaufen parallel zu den
längsseitigen Rändern (14 a, b) bzw. stirnseitigen Rändern (15 a, 15 b) der Parabolrinne .
Unterhalb des Anschlags (16) für die Drahtseile (12 a - d) weist die Stütze (10) eine in axialer Richtung der Stütze (10) wirksame Federung (17) auf, die die Drahtseile (12 a - d) vorspannt. Die Federung (17) ist nach Art einer
Teleskopfederung aufgebaut und zusätzlich mit einem nicht dargestellten Federdämpfer ausgerüstet, der den Aufbau von Schwingungen in dem Parabolrinnenkollektor verhindert.
An der Spitze der Stütze (10) ist eine hohlzylindrische
Halterung (18) zur Aufnahme des rohrförmigen Absorbers (7) angeordnet, der sich in der Brennlinie der durch die Paneele (5) aufgespannten Parabolrinne befindet.
Wie bereits ausgeführt, wird die Tragkonstruktion (4) in Längsrichtung (8) über an den Rändern der Paneele (5) zwischen den Stützspanten (9 a, b, c) verschraubte Längsaussteifungen (19 a - d) stabilisiert. Zusätzlich können an der Unterseite V-Profile (20) angeordnet sein. Der Unterbau (2) weist insgesamt drei Beine (21 a - c) auf, wobei die Beine (21 a, b) durch einen Querholm (22)
miteinander verbunden sind. Die Verwendung von drei Beinen erlaubt die sichere Aufstellung auch in unebenem Gelände. Das Bein (21 c) , jedoch auch die Beine (21 a, b) sind in
Klemmschellen (23) geführt und lassen sich daher für eine horizontale Ausrichtung des Parabolrinnenkollektors (1) unproblematisch in der Höhe einstellen. Zwischen dem Bein (21 c) und dem durch die Beine (21 a, b) abgestützten Querrohr (22) erstreckt sich ein zylindrisches Tragelement (24) auf dessen Oberseite die jedem Stützspant (9 a - c) zugeordnete Drehlagerung (3) angeordnet ist. Jede Drehlagerung (3) besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten Wangen (25) zwischen denen jeweils eine Drehachse (27 a - c) gelagert ist, um die der Parabolrinnenkollektor schwenkbar ist.
Sämtliche Drehachsen (27 a - c) fluchten miteinander und erstrecken sich durch miteinander fluchtende Durchgänge in halbkreisförmigen Ansätzen (26 a - c) an den Stützspanten (9 a - c) . Die Nachführung des Parabolrinnenkollektors erfolgt durch
Verschwenken des Parabolrinnenkollektors (1) um die durch die Drehlagerung (3) definierte Drehachse (27 a - c) , wobei die Schwenkbewegung mittels an den Stützspanten angreifender, der Übersichtlichkeit halber in den Figuren 1 und 2 nicht
dargestellter Antriebe (44) erfolgt, die zur Ableitung und Aufnahme von Torsionskräften in dem Parabolrinnenkollektor an den stirnseitigen Stützspanten (9 a, 9 c), insbesondere an den sich halbkreisförmig nach unten erstreckenden Hilfsrahmen in Form der Profile (28), angreifen. Sämtliche an dem Parabolrinnenkollektor senkrecht zur
Längsachse (8) angreifende Kräfte werden direkt über die Drehlagerung (3) auf den Unterbau (2) und die Fundamente abgeleitet. Es entstehen durch diese Kräfte keine
Biegespannungen in dem drehbaren Parabolrinnenkollektor (1).
Wie aus Fig. 3 a) ersichtlich wird mittels einer
vorgespannten Federung in Form einer Druckfeder in Richtung der senkrechten stabförmigen Stütze (10) eine Druckkraft D aufgebaut, die durch vektorielle Zerlegung ihrerseits in den Drahtseilen (12 a - d) eine konstante Seilspannung S in
Richtung der Drahtseile erzeugt.
Aus Figur 3 b) in Verbindung mit Figur 3 c) ist erkennbar, dass diese durch die Seilspannung S erzeugte Zugkraft auch als Vektor auf die Endbereiche (13 a - d) der Stützspanten
(9a - c) wirkt. Zerlegt man diesen Vektor in Komponenten, ist ersichtlich, dass eine Querkraft Q als Druckkraft die
Längsaussteifungen (19 a - d) belastet. Die horizontale
Komponente H und die vertikale Komponente V der Kraft wirken beide auf die Endbereiche (13 a - d) der Stützspanten (9 a - c) und erzeugen über die Hebelwirkung in dem Stützspant (9 a, 9 c) ein Biegemoment, dass durch dessen Struktur aufgenommen werden muss . In Figur 4 ist in einem Längsschnitt durch einen sieben
Stützspanten aufweisenden Parabolrinnenkollektor dargestellt, wie sich die Reaktionskräfte F auf die jeweiligen Lagerungen (3 a - d) auswirken. Man erkennt, dass die Wirkrichtung der Reaktionskräfte F alterniert und die Summe aller
Reaktionskräfte Null ergibt. Die Reaktionskraft, die durch jede Stütze in den zugeordneten Lagerungen (3 b)
hervorgerufen wird, ist viermal so groß, wie die vertikale Komponente V der einzelnen Seilspannungen S. Die
Reaktionskräfte F/2 an den Endlagern (3 a, 3 c) sind nur halb so groß wie die der übrigen Lager (3 b, 3 d) zwischen den Endlagern (3 a, 3 c).
Die in den Figuren 3 a) - c) und 4 dargestellten statischen Kraftverhältnisse berücksichtigen keine von außen angreifende Kräfte, die Torsionen in dem Parabolrinnenkollektor und damit dem Spiegel erzeugen; um diese Kräfte aufzunehmen, muss der Parabolrinnenkollektor (1) auch gegen Torsion ausgesteift sein. Die Torsionssteifigkeit wird durch die an den
stirnseitigen Hilfsrahmen (28) angreifenden Antriebe (44) und zusätzlich durch die pyramidale Abspannung auf der Oberseite des Parabolrinnenkollektors erreicht.
Wenn äußere Kräfte einwirken, reagiert das statische System derart, dass sich zwar alle Reaktionskräfte F zu 0
ausgleichen, jedoch Verschiebungen zwischen der Höhe der an den Lagerungen (3 a - d) auftretenden Reaktionskräfte F
entstehen, deren Größe begrenzt werden muss, um die
Verformung der Parabeloberfläche des Spiegels bei allen zugelassenen äußeren Kräften so zu begrenzen, dass keine Energieverluste durch Defokussierung zu erwarten sind.
Die wichtigsten äußeren Kräfte sind die Windlasten, die an dem als aerodynamisches Profil wirkenden
Parabolrinnenkollektor angreifen, der auf die Luftanströmung mit statischen und dynamischen Kräften reagiert, wobei die dynamischen Kräfte aufgrund von Resonanzschwingungen zu
Beschädigungen des Parabolrinnenkollektors führen können. In Figur 5 ist schematisch dargestellt, wie sich eine z. B. durch Wind verursachte asymmetrisch wirkende Zusatzkraft Z, simuliert durch eine Vertikalkraft in einem Endbereich (13 c) , auf die innere Kräfteverteilung des
Parabolrinnenkollektors auswirkt. Infolge der Zusatzkraft Z erhöht sich die ursprüngliche Seilspannung S um einen Betrag ZS 1 in den Drahtseilen (12 a, 12 c) , der sich aus der vektoriellen Zerlegung der einwirkenden Kraft in
Verlaufsrichtung des Seils ergibt, während sich die Seilkraft S in den Drahtseilen (12 b, 12 d) längs der kreuzenden
Seitenkante der Pyramide um einen Betrag ZS 2 verringert.
Die Federung (17) wird aufgrund der geänderten Druckkraft D zusammengedrückt. Der Anschlag (16) der Drahtseile (12 a - d) verschiebt sich somit geringfügig nach unten. In dem
Parabolrinnenkollektor tritt eine Verdrehung um die
Längsachse auf. Den Widerstand gegen diese Verdrehung
bezeichnet man als Torsionswiderstand. Er ist der
entscheidende Faktor für die Aufnahme der Windlasten. Der
Torsionswiderstand wird maßgeblich durch die Quersteifigkeit der Stützspanten (9 a - c) zur Längsachse des
Parabolrinnenkollektors, die Längenausdehnung der Drahtseile (12 a - d) und die Federsteifigkeit der Federung (17) sowie die weiter unten beschrieben Arten des Antriebs (44)
bestimmt. Konstruktiv wird die Steifigkeit der Stützspanten (9 a - c) und die Längenausdehnung der Drahtseile
vorzugsweise so bestimmt, dass durch die Verschiebung des
Anschlags (16) gegen die Kraft der Federung (17) fast die gesamte Zusatzkraft Z aufgenommen wird, wobei der
Verschiebeweg so zu begrenzen ist, dass noch alle auf die
Spiegelfolie (6) auftreffenden Sonnenstrahlen auf den
Absorber (7) auftreffen. Auf dem Unterbau (2), der mit relativ großen
Fertigungstoleranzen von gering qualifizierten Betrieben erstellt werden kann, werden mitgelieferte Drehlagerungen (3 a - d) so montiert, dass durch Einstellmöglichkeiten der Drehlagerungen (3 a - d) lediglich die zwischen deren Wangen angeordneten Drehachsen (27 a - c) fluchtend zueinander ausgerichtet werden müssen. Eine präzise Einstellung des
Abstandes zwischen den Lagerungen ist dagegen nicht nötig, da vorzugsweise nur eine Drehlagerung (3 a) in Längsrichtung (8) unverschieblich als Festlager und alle anderen Lagerungen (3 b, c, d) in Längsrichtung verschieblich als Loslager
angeordnet sind, insbesondere auch um temperaturbedingte Ausdehnungsänderungen zu kompensieren.
Zur Erläuterung der Einstellmöglichkeit der Drehlagerungen (3 a - d) zeigt Figur 6 als Detail lediglich eine gegenüber dem Tragelement (24) des Unterbaus (2) verstellbare Drehlagerung (3 b) . Abweichend zum Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 ist das lediglich teilweise dargestellte Tragelement (24) hier als U-Profil und nicht als hohlzylindrisches Rohr ausgeführt. Entscheidend für die Wahl des Tragelementes ist lediglich, dass dieses aufgrund der Profilierung biegesteif ist. Mit der Oberseite des U-förmigen Tragelementes (24) sind vier senkrecht nach oben weisende Stehbolzen (29) zur
justierbaren Aufnahme der Drehlagerung (3 b) befestigt. Die Drehlagerung (3 b) umfasst parallele, sich senkrecht nach oben erstreckende Wangen (25) , die an ihrem unteren Rand über eine Platte (30) im Abstand zueinander gehalten werden. Die Platte (30) besitzt in ihren Eckbereichen vier Langlöcher, deren Durchlassquerschnitt größer als der Durchmesser der Stehbolzen (29) ist.
Über die an der Unterseite der Platte (30) anliegenden
Stützmuttern (31) lässt sich die Höhe der Drehlagerung (3 b) präzise justieren. Die Langlöcher erlauben eine begrenzte Verschiebung der Platte (30) in der Plattenebene und damit zusammen mit der Höhenjustierung durch die Stützmuttern (31) eine fluchtende Ausrichtung der Drehachse (27 b) zu den übrigen Drehachsen (27 a, c) der benachbarten Drehlagerungen (3 a, 3 b). Die in Figur 6 dargestellte Drehlagerung (3 b) ist als Loslager ausgeführt. Zu diesem Zweck ist der in dem Durchgang des Ansatzes (26 b) des Stützspantes (9 b) fixierte Lagerring (32) auf der Achse (27 b) mit axialem Spiel
geführt. Der Lagerring (32) wird im dargestellten
Ausführungsbeispiel in dem Durchgang des Ansatzes (26) durch zwei auf beiden Seiten des Ansatzes (26 b) anliegender und miteinander verschraubter Spannringe (33) fixiert. Nach korrekter Ausrichtung der Drehlagerungen (3 a - c) zueinander werden diese durch die von oben auf die Stehbolzen
aufgeschraubten Kontermuttern (34) festgelegt.
Nachfolgend wird anhand von Figur 7 eine bevorzugte Stütze (10) für die pyramidale Abspannung der Tragkonstruktion (4) näher erläutert:
Die stabförmige Stütze (10) wird an ihrer unteren Stirnseite von einer an jedem zweiten Stützspant (9 b) angeordneten, in Figur 7 nicht dargestellten Halterung aufgenommen. Im Abstand zu dieser an der unteren Stirnseite der Stütze (10)
angreifenden Halterung ist ein in Längsrichtung der
stabförmigen Stütze (10) unverschiebbarer Stützflansch (35), die Stütze (10) umgebend, angeordnet. Auf dem Stützflansch (35) stützt sich eine Tellerfedersäule (36) ab, wobei die Durchgänge (37) der zur Tellerfedersäule (36) übereinander geschichteten Einzeltellerfedern mindestens dem zylindrischen Querschnitt der stabförmigen Stütze (10) entsprechen, so dass die Tellerfedersäule (36) von dem oberhalb des Stützflansches (35) befindlichen Abschnitt (38) der Stütze (10) aufgenommen werden kann.
Über die Tellerfedersäule (36) ist eine hohlzylindrische Hülse (39) gestülpt, die an der oberen Stirnseite einen
Durchgang (40) für den Abschnitt (38) der Stütze (10) aufweist, während die untere Stirnseite vollständig geöffnet ist. Der Innendurchmesser der hohlzylindrischen Hülse (39) ist größer als der Außendurchmesser der Tellerfedersäule sowie des Stützflansches (35) , so dass die Hülse (39) mit ihrer Innenmantelfläche entlang des äußeren Randes des
Stützflansches (35) gleiten kann.
Die Hülse (39) bildet zugleich den Anschlag (16) für die vier Drahtseile bzw. dünnen Stäbe (12 a - d) der pyramidalen
Abspannung der Tragkonstruktion (4) des
Parabolrinnenkollektors (1).
Konstruktiv ist der Anschlag (16) an der Hülse (39) durch vier gleichmäßig über den Umfang der Hülse (39) an deren oberen Rand angeordnete Halterungen (41) ausgeführt, wobei jede Halterung (41) an ihrer radial nach außen weisenden Stirnseite eine nach oben offene und sich in vertikaler
Richtung erstreckende Nut (42) aufweist. Verdickte Enden (43) der Drahtseile (12 a - d) hintergreifen die Nuten (42) und können daher bei der Montage problemlos mit der Hülse (39) verbunden werden.
Vorzugsweise sind die Einzeltellerfedern der Tellerfedersäule (36) gleichsinnig geschichtet. Hierdurch vervielfacht sich die Federkraft, ohne dass sich der Federweg verändert.
Hierdurch wird der Forderung Rechnung getragen, dass die über die Drahtseile (12 a - d) in die Stütze (10) eingeleiteten Kräfte vollständig von der Tellerfedersäule (36) aufgenommen werden können, ohne einen maximal zulässigen Verschiebeweg des Anschlags (16) zu überschreiten, der eine Defokussierung des Parabolrinnenkollektors zur Folge hätte. Ein weiterer entscheidender Vorteil von Tellerfedersäulen besteht in der bei Tellerfedern auftretenden Reibung, die der von außen aufgebrachten Kraft entgegenwirkt. Die Reibungskräfte treten als Hysterese in der Kraft-Wegekennlinie der Tellerfedersäule in Erscheinung. Die Reibungskräfte werden erzeugt durch a) Reibung zwischen der die Kraft einleitenden Hülse (39) und den Einzeltellerfedern der
Tellerfedersäule (36) ,
Reibung zwischen den sich berührenden Oberflächen der gleichsinnig ineinander liegenden
Einzeltellerfedern der Tellerfedersäule (36) sowie
Reibung zwischen dem Abschnitt (38), der Stütze (10) und den Durchgängen (37) der Tellerfedersäule (36) .
Die Reibung bewirkt zugleich, dass die Federung durch die Tellerfedersäule (36) gegen Schwingungen gedämpft ist. Diese Schwingungsdämpfung, die bei anderen Federformen durch einen gesonderten Schwingungsdämpfer erreicht werden muss, lässt sich daher in konstruktiv vorteilhafter und preiswerter Art und Weise durch Verwendung einer zumindest teilweise
gleichsinnig geschichteten Tellerfedersäule in die Stütze (10) integrieren.
Die anhand von Figur 7 näher erläuterte Stütze (10) kann auch unmittelbar mit dem Stützspant (9 b) verbunden sein. Des Weiteren muss die Stütze nicht stabförmig sein. Entscheidend für die Ausführung der Stütze ist lediglich, dass die
Kraftübertragungsmittel die Seitenkanten einer geraden
Pyramide bilden, während die in der Symmetrieebene der parabolisch geformten reflektierenden Oberfläche liegende Spitze von den an der Stütze zusammenlaufenden
Kraftübertragungsmitteln gebildet wird. Des Weiteren ist die Stütze symmetrisch zu der Symmetrieebene der parabolisch geformten reflektierenden Oberfläche sowie in Längsrichtung zu dem die Stütze tragenden Stützspant auszubilden, damit eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Stützspant
gewährleistet ist. Figur 8 verdeutlicht, dass durch dynamische Windkräfte
Drehmomente erzeugt werden, die statisch abgeleitet werden müssen. Aus der in Figur 9 dargestellten besonderen Art und Weise der Lagerung (3) des Parabolrinnenkollektors (1) an jedem Stützspant (9a, 9b, 9c) ergibt sich die Möglichkeit über die Länge des Parabolrinnenkollektors (1) an beliebig vielen Stellen einen Antrieb (44) zur Nachführung anzusetzen, der im einzelnen in den Figuren 10 und 11 dargestellt ist. An diesen Stellen werden die Windkräfte abgeleitet. Die Torsionsmomente sind proportional zur Länge der Abschnitte des
Parabolrinnenkollektors (1) zwischen zwei mit Antrieben (44) versehenen Stützspanten (9a, 9b, 9c) . Aus der Theorie der periodischen Windanregung und aus praktischen
Windkanalversuchen ist bekannt, dass die untere Eigenfrequenz des Spiegels immer merklich größer sein muss als die Frequenz der Windanregung. Der erfindungsgemäße Spiegel ist
vorzugsweise so ausgelegt, dass seine untere Eigenfrequenz mindestens doppelt so hoch ist, wie die Anregungsfrequenz von etwa zwei bis drei Hertz.
Die Darstellung unterschiedlicher Antriebskonzepte in den Figuren 10 a bis c sowie den Figuren 11 a bis d verzichten der Übersichtlichkeit halber auf die vollständige Darstellung des Parabolrinnenkollektors (1), der insbesondere unter
Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 im Detail erläutert wurde. Abweichend zu der Darstellung in den Figuren 1 und 2 ist der Hilfsrahmen (28) nicht als Profil, sondern schematisch als Kreissegment mit kreisbogenförmiger Kontur (45) dargestellt. Anhand von Figur 10 a in Verbindung mit Figur 11 a wird zunächst das Konzept eines Antriebs (44) mit einem
Antriebsseil (46) erläutert. Das Antriebsseil (46) ist längs der bogenförmigen Kontur (45) des Hilfsrahmens (28), wie insbesondere aus Figur 10 a erkennbar, derart geführt, dass das Antriebsseil (46) den Hilfsrahmen (28) vollständig umschlingt. Die Enden der bogenförmigen Kontur (45) sind über eine grade verlaufende, eine Sekante (47) bildende Kontur miteinander verbunden. In der Mitte dieser Sekante (47) auf Höhe der Drehachsen (27 a bis c) wird das Antriebsseil (46) beispielsweise mittels einer Klemmschraube (48) festgelegt. Die beiden Enden des Antriebsseils (56) verlaufen in etwa fluchtend zueinander in entgegengesetzter Richtung und werden über an dem Unterbau (2) drehbar, jedoch ortsfest gelagerte Umlenkrollen (49) mit dem Antriebsseil (46) des jeweils benachbarten Antriebs (44) zu einem umlaufenden Seil (49) verbunden. Das umlaufende Seil (49) wird zum Nachführen des Parabolrinnenkollektors mit einem gemeinsamen
Bewegungsantrieb (50) in die eine oder andere in Figur 10 a dargestellte Pfeilrichtung (51 a, 51 b) bewegt. Nach
Erreichen einer gewünschten Drehlage des
Parabolrinnenkollektors arretiert der Bewegungsantrieb (50), so dass die arretierten Antriebsseile (46) der Antriebe (44) in den Stützspanten auftretende, durch Windkräfte
hervorgerufene Drehmomente aufnehmen können. Der Antrieb (44) nach Figur 11 b entspricht hinsichtlich der Führung des Antriebsseils (46) dem Antrieb (44) nach Figur 11 a, so dass zur Erläuterung auf die dortigen Ausführungen sowie die Darstellung in Figur 10 a Bezug genommen wird.
Unterschiede ergeben sich insoweit, dass die Antriebsseile (46) benachbarter Antriebe (44) nicht miteinander verbunden sind. Vielmehr werden die beiden Enden des Antriebsseils (46) an einem Kopplungselement (52) mit einer Spindelmutter befestigt, die die drehende Bewegung einer Spindel (53) in eine translatorische Bewegung des Kopplungselementes (52) wandelt. In Folge der translatorischen Bewegung werden die
Enden des Antriebsseils (46) in Pfeilrichtung (51 a, b) hin- und herbewegt, so dass durch Verdrehen der Spindel (53) unterschiedliche Drehlagen des Parabolrinnenkollektors eingestellt werden können. Die Arretierung des Antriebs (44) in der jeweiligen Drehlage erfolgt durch die Selbsthemmung der Spindel (53) . Am stirnseitigen Ende der Spindel (53) ist ein Schneckenrad (54) drehfest angeordnet, dass mit einer Schnecke (55) auf einer Welle (56) kämmt. Die benachbarten Antriebe (44) sind sämtlich übereinstimmend aufgebaut. Die Schnecken (55) der benachbarten Antriebe (44) sind auf derselben Welle (56) angeordnet, so dass nur ein
Bewegungsantrieb (50) erforderlich ist, um eine synchrone Drehung des Parabolrinnenkollektors mit den drei an den Stützspanten (9 a bis c) angreifenden Antrieben (44) zu bewirken. Der lediglich schematisch dargestellte
Bewegungsantrieb (50) umfasst einen Motor und ein auf die Welle (56) wirkendes Untersetzungsgetriebe.
Figur 11 c zeigt in Verbindung mit Figur 10 b einen Antrieb (44), bei dem längs der kreisbogenförmigen Kontur (45) des Hilfsrahmens (28) eine Verzahnung (57) angeordnet ist. Die
Verzahnung (57) kämmt mit einer Schnecke (58), die auf einem Rundstab (59) angeordnet ist (vgl. Figur 10 b) . An den
Rundstäben (59) sämtlicher übereinstimmend aufgebauter
Antriebe (44) ist jeweils ein Schneckenrad (60) angeordnet, das wiederum mit einer Schnecke (61) kämmt, wobei die
Schnecken (61) sämtliche Antriebe (44) auf einer gemeinsamen Welle (56) mit einem Bewegungsantrieb (50) angeordnet sind.
Figur 11 d zeigt in Verbindung mit Figur 10 c einen Antrieb (44) mit einem Gelenkhebel (62) . Der Gelenkhebel (62) weist eine in einer Führungskulisse (63) geführte Schubstange (64) auf, die mittels eines Gelenks (65) gelenkig mit einer
Gewindestange (66) einer Spindel verbunden ist. Die der Gewindestange (66) zugeordnete Spindelmutter (67) ist ortsfest, jedoch drehbar am Unterbau (2) gelagert, so dass eine Verdrehung der Spindelmutter (67) eine Translation der Gewindestange (66) des Gelenkhebels (62) bewirkt. An der Spindelmutter (67) des Antriebs (44) ist drehfest ein
Schneckenrad (68) befestigt, das mit einer Schnecke (69) kämmt. Die benachbarten Antriebe sind sämtlich
übereinstimmend aufgebaut. Die Schnecken (69) sämtlicher benachbarter Antriebe (44) sind auf einer gemeinsamen Welle (56) mit einem gemeinsamen Bewegungsantrieb (50) zur
synchronen Verdrehungen des Parabolrinnenkollektors an sämtlichen Stützspanten (9a, 9b, 9c) ausgeführt.
Es ist vorteilhaft, wenn nur eine Bewegungsantrieb (50) auf die Antriebe (44) der Nachführung wirkt, um eine synchrone Verdrehung der angetriebenen Spanten zu erreichen. Die Antriebe (44) nach den Figuren 11 a - d wirken sich unterschiedlich auf das Schwingungsverhalten des
Parabolrinnenkollektors (1) unter dynamischer Windbelastung aus. Bei der Ausführung nach Figur IIa bildet das Antriebseil (46) eine Feder, die die angetriebenen Stützspanten (9 a - c) je nach Seillänge elastisch an den Unterbau (2) ankoppelt. Durch gezielte konstruktive Auslegung besteht die
Möglichkeit, trotz der nach wie vor möglichen Schwingung des Parabolrinnenkollektors, einen kostengünstigen Kompromiss zwischen notwendiger Aussteifung und den Systemkosten zu erreichen.
Bei der Ausführung nach Figur 11 b sind Schwingungen stark reduziert, weil ein relativ kurzes Antriebsseil zum Einsatz gelangt .
Bei den Ausführungen nach den Figuren 11c und 11 d verhindert die Selbsthemmung des Antriebs (44) eine Schwingung, weil der Wind die Selbsthemmung nicht überwinden kann. Bezugszeichenliste :
Nr. Bezeichnung Nr. Bezeichnung
1. ParaboIrinnen¬ 31. Stüt zmutter
kollektor
2. Unterbau 32. Lagerring
3 a - d Drehlagerungen 33. Spannringe
4. Tragkonstruktion 34. Kontermutter
5. Paneele 35. Stützflansch
6. Spiegelfolie 36. Tellerfedersäule
7. Absorber 37. Durchgang
8. Längsrichtung 38. Abschnitt
9 a - c Stützspanten 39. Hülse
10. Stütze 40. Durchgang
11. Abstand 41. Halterung
12 a - d Drahtseile 42. Nut
13 a - d Endbereiche 43. verdicktes Ende
14 a, b längsseitige Ränder 44. Antrieb
15 a, b stirnseitige Ränder 45. Kontur
16. Anschlag 46. Antriebsseil
17. Federung 47. Sekante
18. Halterung 48. Klemmschraube
19 a - d Längsaussteifungen 49. umlaufendes Seil
20. V-Profil 50. Bewegungsantrieb
21 a - c Beine 51 a - b Pfeilrichtung
22. Querholm 52. Kopplungselement
23. Klemmschelle 53. Spindel
24. Tragelement 54. Schneckenrad
25. Wange 55. Schnecke
26 a - c Ansätze 56. Welle
27 a - c Drehachsen 57. Verzahnung
28. Profil (Antrieb) 58. Schnecke
29. Stehbolzen 59. Rundstab
30. Platte 60. Schneckenrad Nr. Bezeichnung
61. Schnecke
62. Gelenkhebel
63. Führungskulisse
64. Schubstange
65. Gelenk
66. GewindeStange
67. Spindelmutter
68. Schneckenrad
69. Schnecke

Claims

Parabolrinnenkollektor mit einer reflektierenden
Oberfläche, die das Sonnenlicht auf einen in der
Brennlinie verlaufenden Absorber bündelt, wobei die reflektierende Oberfläche auf mindestens einem Paneel mit einem parabolischen Querschnitt und einer in
Längsrichtung des Parabolrinnenkollektors geradlinigen Ausdehnung angeordnet ist und an der konvexen Unterseite jedes Paneels eine Tragkonstruktion angeordnet ist, die gelenkig mit einem den Parabolrinnenkollektor tragenden Unterbau verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (4) an der konvexen
Unterseite des Parabolrinnenkollektors (1)
angeordnete, sich quer zu dessen Längsrichtung (8) erstreckende Stützspanten (9 a - c) aufweist, dass an jedem Stützspant (9 a - c) eine Drehlagerung (3) zur drehbeweglichen Anordnung des
Parabolrinnenkollektors (1) um eine zu dessen
Längsachse (8) parallele Drehachse (27 a - c) angeordnet ist und
dass zur Drehung des Parabolrinnenkollektors (1) um dessen Drehachse (27 a - c) mehrere miteinander synchronisierte Antriebe (44) zumindest an den in Längsrichtung äußeren Stützspanten (9 a, c)
angreifen .
Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, das an jedem Stützspant (9 a, b, c) ein Antrieb (44) angreift.
Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das sämtliche Antriebe (44) einen gemeinsamen Bewegungsantrieb (50) aufweisen. Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (44) mindestens ein Antriebsseil (46) aufweisen.
Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (44) mindestens eine Spindel (53) aufweisen.
Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe mindestens ein Schneckengetriebe (54,55) aufweisen.
Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder mit einem Antrieb (44) verbundene Stützspant (9 a, b, c) einen sich von der konvexen Unterseite des Parabolrinnenkollektors (1) nach unten erstreckenden Hilfsrahmen (28) mit einer
bogenförmigen Kontur (45) aufweist.
Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kontur (45) kreisbogenförmig ist und die Enden des Kreisbogens quer zu Drehachse (27c) des Parabolrinnenkollektors (1) an dem Stützspant (9 a, b, c) ansetzen .
Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens ein Antriebsseil (46) längs der bogenförmigen Kontur (45) des Hilfsrahmens (28) geführt ist.
Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die Antriebsseile (46) benachbarter Antriebe (44) miteinander zu einem umlaufenden Seil (49) mit einem gemeinsamen Bewegungsantrieb (50) für das derart gebildete umlaufende Seil (49) verbunden sind.
11. Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass jedes Antriebsseil (46) an einem Kopplungselement (52) mit einer Spindelmutter befestigt ist, die die drehende Bewegung einer Spindel (53) in eine translatorische Bewegung des Kopplungselementes (52) wandelt .
12. Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, dass auf der Spindel (53) drehfest ein Schneckenrad (54) angeordnet ist, das mit einer Schnecke
(55) kämmt.
13. Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schnecken (55) sämtlicher
Antriebe (44) auf einer gemeinsamen Welle (56) angeordnet sind .
14. Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass längs der bogenförmigen Kontur (45) des Hilfsrahmens (28) eine Verzahnung (57) angeordnet ist .
15. Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verzahnung (57) mit einer
Schnecke (58) kämmt, die auf einem Rundstab (59)
angeordnet ist.
16. Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass an den Rundstäben (59) sämtlicher Antriebe (44) jeweils drehfest ein Schneckenrad (60) angeordnet ist, das mit einer Schnecke (61) kämmt, wobei die Schnecken (61) sämtlicher Antriebe (44) auf einer gemeinsamen Welle (56) angeordnet sind. Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen
Gelenkhebel (62) umfasst.
Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, dass der Gelenkhebel (62) eine in einer Führungskulisse (63) geführte Schubstange (64) aufweist, die gelenkig mit einer Gewindestange (66) einer Spindel verbunden ist, die Führungskulisse (63) drehfest mit dem Stützspant (9 a, b, c) verbunden ist, die der
Gewindestange (66) zugeordnete Spindelmutter (67)
ortsfest, jedoch drehbar gelagert ist, so dass eine
Verdrehung der Spindelmutter (67) eine Translation der Gewindestange (66) des Gelenkhebels (62) bewirkt.
Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, dass an den Spindelmuttern (67)
sämtlicher Antriebe (44) jeweils drehfest ein
Schneckenrad (68) angeordnet ist, das mit einer Schnecke (69) kämmt, wobei die Schnecken (69) sämtlicher Antriebe (44) auf einer gemeinsamen Welle (56) angeordnet sind.
Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (4) mindestens drei
Stützspanten (9 a - c) aufweist, wobei ausgehend von den stirnseitigen Stützspanten (9 a, 9 c) an jedem zweiten Stützspant (9 b) eine sich nach oben
erstreckende Stütze (10) angeordnet ist,
dass mindestens vier längliche
Kraftübertragungsmittel (12 a - d) an der Stütze angeordnet sind und
dass sich die Kraftübertragungsmittel (12 a- d) zwischen der Stütze (10) und der Tragkonstruktion (4) erstrecken, wobei die Kraftübertragungsmittel (12 a - d) die Seitenkanten einer geraden Pyramide bilden, deren in der Symmetrieebene der parabolisch geformten reflektierenden Oberfläche (6) liegende Spitze von den an der Stütze zusammenlaufenden
Kraftübertragungsmitteln gebildet wird.
Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 20, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kanten der Grundfläche jeder durch die Kraftübertragungsmittel (12 a - d)
aufgespannten Pyramide parallel zu den längs- bzw.
stirnseitigen Rändern (14 a, 14 b, 15 a, 15 b) des
Parabolrinnenkollektors (1) verlaufen.
Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsmittel (12 a - d) Zugmittel oder Stäbe sind.
Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von den stirnseitigen Stützspanten (9 a, 9 c) an jedem zweiten Stützspant (9 b) eine an der konvexen Unterseite des
Parabolrinnenkollektors angeordnete Halterung (9 b) für die sich nach oben erstreckende Stütze (10) angeordnet ist und im Abstand (11) zu der Befestigung der Stütze
(10) an der Halterung (9 b) die Kraftübertragungsmittel
(12 a - d) an der Stütze angeordnet sind.
Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass sich die
Kraftübertragungsmittel (12 a- d) zwischen jeder Stütze (10) und den äußeren Endbereichen (13 a -d) der
benachbarten Stützspanten (9 a, 9 c) erstrecken.
25. Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die insbesondere
stabförmige Stütze (10) unterhalb eines Anschlags (16) für die Kraftübertragungsmittel (12 a - d) eine in
Richtung des Anschlags (16) wirksame Federung (17) aufweist .
26. Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 25, dadurch
gekennzeichnet, dass der Federung (17) ein
Schwingungsdämpfer zugeordnet ist.
27. Parabolrinnenkollektor nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Federung mindestens eine
Tellerfeder umfasst.
28. Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die insbesondere
stabförmige Stütze (10) zugleich als Halterung (18) für den Absorber ausgestaltet ist.
29. Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Stütz spant (9 a - c) mehrere, die gewünschte Parabelform für jede Paneele (5) und die darauf angeordnete reflektierende Oberfläche
(6) vorgebende Verbindungselemente angeordnet sind.
30. Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende
Oberfläche (6) lösbar mit jedem Paneel (5) des
Parabolrinnenkollektors (1) verbunden ist.
31. Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende
Oberfläche (6) Bestandteil einer auf jede Paneele (5) aufgebrachten Folie ist.
32. Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung (8) des Parabolrinnenkollektors (1) zwischen den Stützspanten (9 a - c) Längsaussteifungen (19 a - d, 20 ) angeordnet sind.
33. Parabolrinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die an jedem Stütz spant (9 a - c) angeordnete Drehlagerung (3 a - d) an dem Unterbau (2) justierbar befestigt ist.
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