WO2011151588A1 - Dispositif en forme de caisson destine a supporter au moins un miroir pour reflechir l'energie solaire - Google Patents

Dispositif en forme de caisson destine a supporter au moins un miroir pour reflechir l'energie solaire Download PDF

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WO2011151588A1
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wall
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fixed
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PCT/FR2011/051235
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Inventor
Christophe Lehaut
Cindy Liotard
Philippe Piluso
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Constructions Industrielles De La Mediterranee - Cnim
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/40—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules using plate-like mounting elements, e.g. profiled or corrugated plates; Plate-like module frames 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S25/61—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules for fixing to the ground or to building structures
    • F24S25/615—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules for fixing to the ground or to building structures for fixing to protruding parts of buildings, e.g. to corrugations or to standing seams
    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S2025/6009—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules by deforming the material, e.g. by crimping or clinching
    • 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 present invention relates to a device for supporting at least one mirror to reflect solar energy.
  • Thermal energy production facilities based on solar energy concentration use a set of primary reflectors, called solar fields, which reflect solar radiation towards a target to be heated in order to recover the energy in the form of solar energy. thermal.
  • the target to be heated may consist of a tube-shaped receptor in which a coolant, such as water, circulates, brought to the vapor state by the focusing of the solar radiation on the target by the primary reflectors of the plant and the steam is transmitted to a turbo-alternator assembly to produce electrical energy from the heat energy supplied to this assembly.
  • a coolant such as water
  • the primary reflectors generally consist of reflecting mirrors of solar energy and these mirrors are attached to supports of sufficient rigidity to keep the mirrors in shape and withstand the weather conditions outside.
  • the mirror supports may be metallic, composite material or concrete.
  • the mirrors, with their supports, are controlled in rotation on one or more determined axes in order to follow the course of the sun during the day.
  • An industrial-scale solar power plant may have a large number of mirrors with their supports, which are therefore an important part of the installation in terms of technological than economic. Optimizing the components of this solar field is therefore of prime importance in the design of a concentrated solar installation.
  • the mirrors of such an installation can present several types of profile according to the concentration technologies used: parabolic mirrors for parabolas, cylindrical parabolic mirrors for the so-called cylindro-parabolic linear concentration technologies, or can be constituted by plane mirrors slightly distorted for spot concentration technology or Fresnel linear concentrating technology.
  • the mirrors can be made of glass, tempered glass, reflective adhesive film or a surface-treated metal surface.
  • the rigidity of the mirror may be low and, therefore, its support must provide the rigidity necessary for the desired accuracy taking into account the influence of meteorological parameters such as wind, outside temperature, etc.
  • concentrating solar installations being intended for areas remote from industrial production sites, it may be preferable to assemble the mirror support structures on the site of the installation, for the purpose of optimize the transport costs of the different components of such a structure.
  • the assembly method provided for this purpose must allow assembly of the components of the mirror support structures in off-site workshops with production equipment as rudimentary as possible and a potentially low-skilled workforce. Therefore, the design of mirror supports must take into account conflicting parameters:
  • the present invention provides a device for supporting at least one mirror for reflecting solar energy and which meets all the above defined parameters of a mirror support.
  • the device for supporting at least one mirror for reflecting solar energy is characterized in that it is in the form of a box and comprises two parallel walls of ends formed by two sheet metal plates, two parallel longitudinal side members secured respectively to the two end walls perpendicular thereto and constituted by two sheet metal plates, a front wall intended to support the mirror, fixed on the edges of the same side of the walls; of ends and longitudinal members and constituted by a corrugated sheet metal plate whose corrugations have a longitudinal direction parallel to the longitudinal members, and a back wall fixed on the edges of the opposite side of the end walls and longitudinal members and constituted by a corrugated sheet metal plate whose corrugations have a longitudinal direction parallel to the longitudinal members.
  • the device comprises internal stiffening partitions fixed between the longitudinal members transversely thereto.
  • the back wall is curved with external convexity and is attached to the corresponding curved edges of the end walls.
  • the front wall is flat or slightly curved.
  • each spar comprises two outwardly protruding flanges and the front and rear walls have their side edges fastened together by clinching on the flanges of the spars
  • each end wall comprises outer tabs secured to its two upper edges. and lower perpendicularly to the plane of the end wall and the front and rear walls have their transverse edges attached contiguously to the tabs of the end wall by clinching.
  • each spar comprises two internally projecting flanges and the front and rear walls have their lateral edges fastened together by self-tapping screws on the flanges of the spars and each end wall comprises internal tongues integral with its flanges.
  • two upper and lower edges perpendicular to the plane of the end wall and the front and rear walls have their transverse edges attached contiguously to the tabs of the end wall by self-tapping screws.
  • Each spar has in cross section a substantially U-shaped, whose branches are the two flanges for fixing the front and rear walls.
  • Each transverse stiffening partition is attached to the two side members by at least one pair of parallel tabs integral with each of the ends of the partition in the same plane as the latter and which are engaged respectively through two notches of the spar and folded on the outer face of the spar opposite each other so that the end of each partition is supported on the inner face of the spar.
  • Each transverse stiffening partition comprises tongues secured to its two upper and lower edges perpendicular to the plane of the partition and to which the front and rear walls are fixed by self-tapping screws.
  • the corrugated sheets of the front and rear walls have a trapezoidal profile in cross section.
  • the sheets used for the front and back walls, the side members, the end walls and the stiffening partitions are made of galvanized carbon steel.
  • the front and rear walls have a sheet thickness of between about 0.6 mm and 0.8 mm
  • the side members have a sheet thickness of about 1.5 mm
  • the end walls and the stiffening partitions have a sheet thickness of about 1 mm.
  • the invention also relates to a solar concentrating installation comprising a plurality of devices supporting mirrors reflecting solar energy and which is characterized in that each of the box-shaped devices comprises the characteristics as defined above.
  • Figure 1 is a perspective view of a device of the invention supporting two reflecting mirrors of solar energy
  • Figure 2 is a perspective view similar to that of Figure 1 without the mirrors and partially cutaway;
  • Figure 3 is an enlarged sectional view along the line III-III of Figure 2;
  • Figure 4 is an enlarged partial exploded perspective view showing the means for attaching an end of a partition to a spar of the device;
  • Figure 5 is a perspective view showing the two elements of Figure 4 assembled to each other;
  • FIG. 6 is an enlarged end view along the arrow VI of Figure 2;
  • FIG. 7 is an enlarged sectional view along the line VII-VII of Figure 6;
  • FIG. 8 is an enlarged front view of a partition of the device of the invention.
  • FIG. 9 is an enlarged sectional view along line IX-IX of FIG. 8.
  • the reference 1 designates a support of two mirrors 2 fixed on a front wall 3 of the support 1 and intended to reflect solar energy.
  • the support 1 can support a single reflection mirror 2 or several reflection mirrors 2 according to the dimensions of the support 1.
  • the support 1 and the mirrors 2 are part of a concentrating solar installation comprising a very large number of support 1 and mirror 2 assemblies reflecting the solar radiation towards a target to be heated in order to recover the energy in thermal form. .
  • all the mirrors of this installation reflect and concentrate the energy solar on a tube in which circulates a heat transfer fluid brought to the vapor state to power a turbo-alternator assembly producing electrical energy.
  • the supports 1 of the mirrors 2 can be moved in rotation on one or more axes.
  • the combination of at least one mirror and its support is known as heliostat.
  • each mirror 2 may be of the slightly curved plane mirror type when used for the Fresnel mirror linear concentration technology.
  • Each mirror 2 can be fixed on the front wall 3 of the support 1 by any appropriate means, for example by gluing.
  • the support 1 is in the form of a box comprising two parallel end walls 4, only one of which is shown, and which consist of two flat plates made of relatively thin sheet metal.
  • the support 1 also comprises two parallel longitudinal side members 5 secured respectively to the two end walls 4 perpendicular thereto and which each consist of a relatively thin sheet metal base plate 6.
  • the support 1 further comprises the front wall 3 for supporting at least one mirror 2 and which consists of a corrugated sheet metal plate fixed on the edges of one and the same side of the end walls 4 and the longitudinal members 5.
  • the corrugations 7 of the front wall 3 have their longitudinal direction parallel to the two longerons 5.
  • the support 1 further comprises a back wall 8 constituted by a corrugated sheet metal plate fixed on the edges of the end walls 4 and longitudinal members 5 opposed to the edges of the end walls 4 and longitudinal members 5 on which is fixed the front wall 3.
  • the corrugations 9 of the rear wall 8 have their longitudinal direction parallel to the two side members 5.
  • the corrugated sheet metal plate of each of the two front and rear walls 8 has a trapezoidal profile in cross section.
  • Such sheets are easily commercially in the form of cladding sheet.
  • the support 1 comprises a plurality of parallel internal stiffening partitions 10 fixed in the box between the two longitudinal members 5 transversely thereto and constituted by flat plates of relatively thin sheet.
  • the front wall 3 is flat or slightly curved and the back wall 8 is curved or curved with external convexity and is fixed on the corresponding curved lower edges of the two end walls 4.
  • the curved back wall 8 is fixed to the corresponding lower curved edges of the transverse partitions 10 which have a shape identical to the end walls 4.
  • each partition 10 comprises an upper edge, generally rectilinear or slightly curved, two straight sides perpendicular to the upper edge and connecting the latter to the curved lower edge of the plate 4 or the partition 10.
  • each transverse stiffening partition 10 is fixed to the two longitudinal members 5 by two parallel tongues 11 coming from the material with the partition 10 and integral with each of the ends of the partition 10 in the same plane as the latter. and projecting from the right side of this end perpendicularly to this side.
  • the two tabs 11 of each end of the partition 10 are introduced respectively in two notches 12 made through the base plane wall 6 of the corresponding spar 5 to project outwardly. Then, the two tabs 11 are folded away from each other on the outer face of the base wall 6 of the corresponding spar 5 so that the right end of each partition 10 bears on the face internal part of the spar 5, as shown in FIG.
  • each end of a partition 10 may comprise two pairs of parallel tabs projecting from this end in the same plane as the partition being situated one above the other and each pair penetrates through a corresponding pair of notches 12 of the base wall 6 of the corresponding spar 5 to be folded on the outer face of the base wall 6 as shown in FIG.
  • the front 3 and dorsal walls 8 of the support 1 are fixed to the longitudinal members 5 and the end walls 4 by clinching.
  • each spar 5 comprises two flanges respectively an upper flange 13 and a lower flange 14 projecting from the base wall 6 of the spar 5 so that the latter has a substantially U-shaped cross-section whose bottom limb constituting the lower flange 14 is slightly inclined towards the upper branch constituting the upper flange 13 perpendicularly to the base wall 6.
  • the front wall 3 comprises on each side of the latter two flat lateral edges 15 contiguously bearing respectively on the two upper flanges 13 of the longitudinal members 5 and which are fixed to these two flanges by clinching as is clearly visible at C in FIG. 3.
  • the back wall 8 also comprises two inclined flat side edges 16 contiguously bearing respectively on the two inclined bottom flanges 14 of the longitudinal members 5 and fixed thereto by clinching.
  • each end wall 4 of the support 1 has its upper edge having a conjugate profile with the trapezoidal profile of the front wall 3 and its curved lower edge having a conjugate profile with the curved trapezoidal profile of the 8.
  • each upper and lower edge of the end wall 4 comprises a succession of recesses and trapezoidal bumps covered contiguously by the succession of bumps and valleys of the trapezoidal corrugations of the front and rear walls 8 and 8.
  • each end wall 4 comprises at its upper and lower edges a plurality of tongues 17 protruding externally on the same side of the wall 4 and perpendicular to the latter.
  • the transverse edges of the ends of the front and rear walls 8 protrude outwardly from the end walls 4 and are fixed by clinching on the tongues 17.
  • the tabs 17 extend at each trapezoidal recess and each trapezoidal boss succeeding the upper and lower edges of the end wall 4 so that the trapezoidal corrugations projecting and recessing the transverse edges of the front and rear walls 8 and 8 nesting on the hollows and bumps of the upper and lower edges of the wall 4 abut respectively on the tongues 17 in order to be fixed to the latter by clinching.
  • Each end wall 4 is fixed to the base wall 6 of the corresponding spar 5 by two pairs of parallel tongues 18 protruding from each end of the wall 4 in the same plane as this wall. and which, after engagement respectively in two pairs of notches da the base wall 6 of a spar 5, are folded opposite one and the other on the outer face of the wall 6 of its spar as for the tongues 11 of a partition 10.
  • each wall 4 is fixed in abutment on the inner face of the base wall 6 of the corresponding spar 5.
  • Each stiffening partition 10 comprises, as best shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of tabs 20 located along the curved upper and lower edges of the partition 10 extending perpendicularly thereto on the same side.
  • the front and rear walls 8 and 8 instead of being fastened by clinching to the two side members 5 and to the two end walls 4, can be attached to these side members 5 and end walls. 4 by self-tapping screws when the longitudinal members 5 do not have accessible edges from the outside and the end walls 4 do not have tabs accessible from the outside.
  • each spar 5 may comprise two upper and lower flanges directed in the box of the support 1 while the two end walls 4 may each comprise tabs 17 protruding from the inner face of the wall 4, perpendicular to that- in the case of the support 1.
  • the lateral edges 15, 16 of the front wall 3 and dorsal 8 are then contiguously attached to the flanges internal members of the longitudinal members 5 by self-tapping screws while the undulating corrugations between projecting corrugations of the front and rear walls 8 and 8 are joined to the tabs 17 of the walls 4 by self-tapping screws.
  • the two end walls 4 of the support 1 in box can be secured respectively to two coaxial shafts protruding outwardly from these two walls and which are coupled to a mechanism for a rotation of the support 1 at least about the horizontal axis passing through these two shafts to orient the support in box 1 relative to the sun.
  • each end wall 4 may be reinforced by two outer and inner walls of identical shape to the end wall 4 which is thus secured sandwiched between the two outer and inner reinforcement walls by fixing bolts.
  • the assembly by clinching of the various elements constituting the box support 1 of the invention allows both fast mounting and in situ, that is to say where should be the concentrated solar installation. , its components, excellent mechanical strength and good resistance to corrosion in contrast to a spot welding assembly. This assembly by clinching, however, is reserved for edges of metal sheets that must be externally accessible in order to set up the automatic clinching pliers.
  • the assembly by self-tapping screws also reduces the time required for mounting the components of the support 1 of the invention, while ensuring good resistance to corrosion. compared to a spot welding assembly.
  • the assembly with self-tapping screws also making it possible to assemble sheets with only one of the faces is accessible.
  • the sheets used for the front and rear walls 8, the end walls 4, the longitudinal members 5 and the stiffening partitions 10 are galvanized and made of a carbon steel material.
  • the front and rear walls 3, 8 have a sheet thickness of between approximately 0.6 mm and 0.8 mm
  • the side members 5 have a sheet thickness of approximately 1.5 mm
  • the end walls 4 and the stiffening partitions 10 have a sheet thickness of about 1 mm.
  • the mirror support device of the invention is of a design such that it provides excellent flexural strength to withstand wind and guarantee good geometric accuracy for mirrors attached to the front face of the device even for Flexible mirrors made of untempered glass or with a fine reflecting metal surface.
  • the device of the invention further guarantees a torsion resistance ensuring a good transmission of the rotational movement of the support for tracking the sun stroke during the day.
  • the design of the mirror support device of the invention takes into account all the antagonistic parameters that have been listed previously.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif en forme de caisson destiné à supporter au moins un miroir pour réfléchir l'énergie solaire. Le dispositif de l'invention est caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un caisson comprenant deux parois d'extrémités (4) constituées par deux plaques en tôle, deux longerons latéraux (5) solidaires respectivement des deux parois d'extrémités (4) et constituée par deux plaques en tôle, une paroi frontale (3) destinée à supporter un miroir fixé sur les bords d'un même côté des parois d'extrémité (4) et des longerons (5) et constituée par une plaque en tôle ondulée et une paroi dorsale (8) fixée sur les bords du côté opposé des parois d'extrémités (4) et des longerons (5) et constituée par une plaque en tôle ondulée (8), les ondulations de ces deux tôles (3, 8) ayant une direction longitudinale parallèle au longeron (5), et en ce qu'il conprend des cloisons internes de rigidification (10) fixées entre les longerons (5) transversalement à ceux-ci.

Description

"Dispositif en forme de caisson destiné à supporter au moins un miroir pour réfléchir l'énergie solaire"
La présente invention concerne un dispositif destiné à supporter au moins un miroir pour réfléchir l'énergie solaire.
Elle s'applique en particulier à une installation solaire à concentration pour transformer l'énergie solaire en énergie thermique.
Les installations de production d'énergie thermique à partir de concentration de l'énergie solaire font appel à un ensemble de réflecteurs primaires, appelé champ solaire, qui réfléchissent le rayonnement solaire vers une cible à réchauffer afin d'en récupérer l'énergie sous forme thermique.
La cible à réchauffer peut être constituée par un récepteur en forme de tube dans lequel circule un fluide caloporteur, tel que de l'eau, porté à l'état de vapeur par la focalisation du rayonnement solaire sur la cible par les réflecteurs primaires de l'installation et la vapeur est transmise à un ensemble turbo-alternateur pour produire de l'énergie électrique à partir de l'énergie thermique fournie à cet ensemble.
Les réflecteurs primaires sont généralement constitués de miroirs assurant la réflexion de l'énergie solaire et ces miroirs sont fixés à des supports d'une rigidité suffisante pour maintenir les miroirs en forme et résister aux conditions météorologiques extérieures. Les supports de miroirs peuvent être métalliques, en matériau composite ou en béton. Les miroirs, avec leurs supports, sont commandés en rotation sur un ou plusieurs axes déterminés afin de suivre la course du soleil pendant la journée.
Une installation solaire à concentration de taille industrielle peut comporter un nombre important de miroirs avec leurs supports, qui constituent donc une partie importante de l'installation autant en termes technologiques qu'économiques. L'optimisation des composants de ce champ solaire est par conséquent de première importance dans la conception d'une installation solaire à concentration.
Les miroirs d'une telle installation peuvent présenter plusieurs types de profil suivant les technologies de concentration employées : miroirs paraboliques pour des paraboles, miroirs cylindro- paraboliques pour les technologies de concentration linéaire dites cylindro-paraboliques , ou peuvent être constitués par des miroirs plans légèrement déformés pour la technologie de concentration ponctuelle à tour ou la technologie de concentration linéaire à miroirs de Fresnel .
Suivant les technologies, les miroirs peuvent être réalisés en verre, en verre trempé, par un film adhésif réflecteur ou par une surface métallique avec traitement de surface. Suivant le type de surface réfléchissante utilisé, la rigidité du miroir peut être faible et, par conséquent, c'est son support qui doit assurer la rigidité nécessaire à la précision recherchée en tenant compte de l'influence des paramètres météorologiques tels que le vent, la température extérieure, etc.
Par ailleurs, les installations solaires à concentration étant destinées à des zones éloignées des sites industriels de production, il peut être préférable de procéder à l'assemblage des structures de supports de miroirs sur le site même de l'installation, dans le but d'optimiser les coûts de transport des différents composants d'une telle structure. Le procédé d'assemblage prévu à cet effet doit permettre un assemblage des composants des structures de supports de miroirs dans des ateliers délocalisés avec des moyens de production aussi rudimentaires que possible et une main d'œuvre potentiellement peu qualifiée. Par conséquent, la conception des supports de miroirs doit prendre en compte des paramètres antagonistes :
- légèreté pour une économie des matières premières et une réduction des coûts,
- rigidité pour assurer une bonne tenue du profil des miroirs, notamment avec le vent,
- rigidité en torsion pour la mise en rotation des miroirs afin de suivre la course du soleil pendant la journée,
- précision relative du profil de ces supports pour permettre de rapporter les miroirs profilés précisément,
- procédé d'assemblage simplifié avec un outillage réduit,
- procédé faisant appel à une sous-traitance locale pour l'assemblage,
- résistance aux intempéries dans le temps.
La présente invention propose un dispositif destiné à supporter au moins un miroir pour réfléchir l'énergie solaire et qui répond à tous les paramètres ci-dessus définis d'un support de miroirs.
A cet effet, selon l'invention, le dispositif destiné à supporter au moins un miroir pour réfléchir l'énergie solaire, est caractérisé en qu'il se présente sous la forme d'un caisson et comprend deux parois parallèles d'extrémités constituées par deux plaques en tôle, deux longerons latéraux parallèles solidaires respectivement des deux parois d'extrémités perpendiculairement à celles-ci et constitués par deux plaques en tôle, une paroi frontale destinée à supporter le miroir, fixée sur les bords d'un même côté des parois d'extrémités et des longerons et constituée par une plaque en tôle ondulée dont les ondulations ont une direction longitudinale parallèle aux longerons, et une paroi dorsale fixée sur les bords du côté opposé des parois d'extrémités et des longerons et constituée par une plaque en tôle ondulée dont les ondulations ont une direction longitudinale parallèle aux longerons.
Avantageusement, le dispositif comprend des cloisons internes de rigidification fixées entre les longerons transversalement à ceux-ci.
De préférence, la paroi dorsale est incurvée à convexité externe et est fixée sur les bords incurvés correspondants des parois d'extrémités.
De préférence, la paroi frontale est plane ou légèrement cintrée.
Selon un mode de réalisation, chaque longeron comprend deux rebords faisant saillie extérieurement et les parois frontale et dorsale ont leurs bords latéraux fixés jointivement par clinchage sur les rebords des longerons, et chaque paroi d'extrémité comprend des languettes externes solidaires de ses deux bords supérieur et inférieur perpendiculairement au plan de la paroi d'extrémité et les parois frontale et dorsale ont leurs bords transversaux fixés jointivement aux languettes de la paroi d'extrémité par clinchage.
Selon un autre mode de réalisation, chaque longeron comprend deux rebords faisant saillie intérieurement et les parois frontale et dorsale ont leurs bords latéraux fixés jointivement par vis auto-taraudeuses sur les rebords des longerons et chaque paroi d'extrémité comprend des languettes internes solidaires de ses deux bords supérieur et inférieur perpendiculairement au plan de la paroi d'extrémité et les parois frontale et dorsale ont leurs bords transversaux fixés jointivement aux languettes de la paroi d'extrémité par des vis auto- taraudeuses .
Chaque longeron présente en section transversale une forme sensiblement en U, dont les branches constituent les deux rebords de fixation des parois frontale et dorsale.
Chaque cloison transversale de rigidification est fixée aux deux longerons par au moins une paire de languettes parallèles solidaires de chacune des extrémités de la cloison dans le même plan que cette dernière et qui sont engagées respectivement au travers de deux encoches du longeron et repliées sur la face externe du longeron à l'opposé l'une de l'autre de façon que l'extrémité de chaque cloison soit en appui sur la face interne du longeron.
Chaque cloison transversale de rigidification comprend des languettes solidaires de ses deux bords supérieur et inférieur perpendiculairement au plan de la cloison et auxquelles sont fixées les parois frontale et dorsale par des vis auto-taraudeuses .
De préférence, les tôles ondulées des parois frontale et dorsale présentent en section transversale un profil trapézoïdal.
Les tôles utilisées pour les parois frontale et dorsale, les longerons, les parois d'extrémités et les cloisons de rigidification sont en acier au carbone galvanisées .
Avantageusement, les parois frontale et dorsale ont une épaisseur de tôles comprise entre environ 0,6 mm à 0,8 mm, les longerons ont une épaisseur de tôle d'environ 1,5 mm et les parois d'extrémités et les cloisons de rigidification ont une épaisseur de tôle d'environ 1 mm.
L'invention vise également une installation solaire à concentration comprenant une pluralité de dispositifs supportant des miroirs réfléchissant l'énergie solaire et qui est caractérisée en ce que chacun des dispositifs en forme de caisson comprend les caractéristiques telles que définies précédemment.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de l'invention supportant deux miroirs de réflection de l'énergie solaire ;
- la figure 2 est une vue en perspective analogue à celle de la figure 1 sans les miroirs et avec arrachement partiel ;
la figure 3 est une vue agrandie en section suivant la ligne III-III de la figure 2 ;
la figure 4 est une vue partielle agrandie en perspective éclatée représentant les moyens de fixation d'une extrémité d'une cloison à un longeron du dispositif ;
la figure 5 est une vue en perspective représentant les deux éléments de la figure 4 assemblés l'un à l'autre ;
- la figure 6 est une vue en bout agrandie suivant la flèche VI de la figure 2 ;
- la figure 7 est une vue agrandie en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 6 ;
- la figure 8 est une vue de face agrandie d'une cloison du dispositif de l'invention ; et
- la figure 9 est une vue en coupe agrandie suivant la ligne IX-IX de la figure 8.
En se reportant aux figures, la référence 1 désigne un support de deux miroirs 2 fixés sur une paroi frontale 3 du support 1 et destinés à réfléchir l'énergie solaire.
Le support 1 peut supporter un seul miroir de réflection 2 ou plusieurs miroirs de réfléxion 2 suivant les dimensions du support 1.
Le support 1 et les miroirs 2 font partie d'une installation solaire à concentration comprenant un très grand nombre d'ensembles à supports 1 et miroirs 2 réfléchissant le rayonnement solaire vers une cible à réchauffer afin d'en récupérer l'énergie sous forme thermique.
A titre d'exemple, tous les miroirs de cette installation réfléchissent et concentrent l'énergie solaire sur un tube dans lequel circule un fluide caloporteur porté à l'état de vapeur pour alimenter un ensemble turbo-alternateur produisant de l'énergie électrique .
Afin que les miroirs puissent réfléchir la lumière solaire sur la cible à réchauffer lorsque le soleil se déplace dans le ciel, les supports 1 des miroirs 2 peuvent être déplacés en rotation sur un ou plusieurs axes .
La combinaison d'au moins un miroir et de son support est connue sous le nom d'héliostat.
A titre d'exemple, chaque miroir 2 peut être du type miroir plan légèrement incurvé lorsqu' utilisé pour la technologie de concentration linéaire à miroirs de Fresnel.
Chaque miroir 2 peut être fixé sur la paroi frontale 3 du support 1 par tout moyen approprié, par exemple par collage.
Selon l'invention, le support 1 se présente sous la forme d'un caisson comprenant deux parois parallèles d'extrémités 4, dont une seule est représentée, et qui sont constituées par deux plaques planes en tôle relativement mince.
Le support 1 comprend également deux longerons latéraux parallèles 5 solidaires respectivement des deux parois d'extrémités 4 perpendiculairement à celles-ci et qui sont constitués chacun à partir d'une plaque de base en tôle relativement mince 6.
Le support 1 comprend en outre la paroi frontale 3 de support d'au moins un miroir 2 et qui est constituée par une plaque en tôle ondulée fixée sur les bords d'un même côté des parois d'extrémités 4 et des longerons 5. Les ondulations 7 de la paroi frontale 3 ont leur direction longitudinale parallèle aux deux longerons 5.
Le support 1 comprend de plus une paroi dorsale 8 constituée par une plaque en tôle ondulée fixée sur les bords des parois d'extrémités 4 et des longerons 5 opposés aux bords des parois d'extrémités 4 et des longerons 5 sur lesquels est fixée la paroi frontale 3. Les ondulations 9 de la paroi dorsale 8 ont leur direction longitudinale parallèle aux deux longerons 5.
De préférence, la plaque en tôle ondulée de chacune des deux parois frontale 3 et dorsale 8 présente en section transversale un profil trapézoïdal.
De telles tôles se trouvent facilement dans le commerce sous forme de tôle de bardage.
Enfin, le support 1 comprend une pluralité de cloisons internes parallèles de rigidification 10 fixées dans le caisson entre les deux longerons 5 transversalement à ceux-ci et constituées par des plaques planes en tôle relativement mince.
De préférence, la paroi frontale 3 est plane ou légèrement cintrée et la paroi dorsale 8 est cintrée ou incurvée à convexité externe en étant fixée sur les bords inférieurs incurvés correspondants des deux parois d'extrémités 4.
En outre, la paroi dorsale incurvée 8 est fixée sur les bords incurvés inférieurs correspondants des cloisons transversales 10 qui présentent une forme identique aux parois d'extrémités 4.
Plus précisément, la paroi d'extrémité 4 et chaque cloison 10 comprend un bord supérieur, généralement rectiligne ou légèrement cintré, deux côtés droits perpendiculaires au bord supérieur et reliant ce dernier au bord inférieur incurvé de la plaque 4 ou de la cloison 10.
Comme représenté aux figures 4 et 5, chaque cloison transversale de rigidification 10 est fixée aux deux longerons 5 par deux languettes parallèles 11 venant de matière avec la cloison 10 et solidaires de chacune des extrémités de la cloison 10 dans le même plan que celle- ci et faisant saillie du côté droit de cette extrémité perpendiculairement à ce côté. Les deux languettes 11 de chaque extrémité de la cloison 10 sont introduites respectivement dans deux encoches 12 réalisées au travers de la paroi plane de base 6 du longeron correspondant 5 pour faire saillie extérieurement. Ensuite, les deux languettes 11 sont rabattues à l'opposé l'une de l'autre sur la face externe de la paroi de base 6 du longeron correspondant 5 de façon que l'extrémité droite de chaque cloison 10 soit en appui sur la face interne du longeron 5, comme représenté en figure 5.
Selon une variante de réalisation représentée en figure 8, chaque extrémité d'une cloison 10 peut comporter deux paires de languettes parallèles faisant saillie de cette extrémité dans le même plan que la cloison en étant située l'une au-dessus de l'autre et chaque paire pénètre au travers d'une paire correspondante d'encoches 12 de la paroi de base 6 du longeron correspondant 5 pour être rabattue sur la face externe de la paroi de base 6 de la manière représentée en figure 5.
De préférence, les parois frontale 3 et dorsale 8 du support 1 sont fixées aux longerons 5 et aux parois d'extrémités 4 par clinchage.
A cet effet, chaque longeron 5 comprend deux rebords respectivement un rebord supérieur 13 et un rebord inférieur 14 faisant saillie de la paroi de base 6 du longeron 5 de façon que ce dernier présente en section transversale une forme sensiblement en U dont la branche inférieure constituant le rebord inférieur 14 est légèrement inclinée vers la branche supérieure constituant le rebord supérieur 13 perpendiculairement à la paroi de base 6.
La paroi frontale 3 comprend de chaque côté de celle-ci deux bords latéraux plats 15 venant jointivement en appui respectivement sur les deux rebords supérieurs 13 des longerons 5 et qui sont fixés à ces deux rebords par clinchage comme cela est clairement visible en C en figure 3. La paroi dorsale 8 comprend également deux bords latéraux plats inclinés 16 venant jointivement en appui respectivement sur les deux rebords inférieurs inclinés 14 des longerons 5 et fixés à ces derniers par clinchage.
Comme cela ressort mieux des figures 6 et 7, chaque paroi d'extrémité 4 du support 1 a son bord supérieur présentant un profil conjugué au profil trapézoïdal de la paroi frontale 3 et son bord inférieur incurvé présentant un profil conjugué au profil trapézoïdal incurvé de la paroi dorsale 8. Ainsi, chaque bord supérieur et inférieur de la paroi d'extrémité 4 comprend une succession de creux et de bosses trapézoïdaux recouverts jointivement par la succession de bosses et de creux des ondulations trapézoïdales des parois frontale 3 et dorsale 8.
En outre, chaque paroi d'extrémité 4 comprend au niveau de ses bords supérieur et inférieur une pluralité de languettes 17 faisant saillie extérieurement d'un même côté de la paroi 4 et perpendiculairement à cette dernière.
Les bords transversaux des extrémités des parois frontale 3 et dorsale 8 débordent extérieurement des parois d'extrémités 4 et sont fixés par clinchage sur les languettes 17. Comme représenté en figure 6, les languettes 17 s'étendent au niveau de chaque creux trapézoïdal et chaque bosse trapézoïdale se succédant des bords supérieur et inférieur de la paroi d'extrémité 4 de façon que les ondulations trapézoïdales en saillie et en creux des bords transversaux des parois frontale 3 et dorsale 8 s' emboîtant sur les creux et bosses des bords supérieur et inférieur de la paroi 4 viennent en appui respectivement sur les languettes 17 afin d'être fixées à ces dernières par clinchage.
Chaque paroi d'extrémité 4 est fixée à la paroi de base 6 du longeron correspondant 5 par deux paires de languettes parallèles 18 faisant saillie de chaque extrémité de la paroi 4 dans un même plan que cette paroi et qui, après engagement respectivement dans deux paires d'encoches da la paroi de base 6 d'un longeron 5, sont rabattues à l'opposé l'une et l'autre sur la face externe de la paroi 6 de son longeron comme pour les languettes 11 d'une cloison 10.
De la sorte, le bord de l'extrémité droit de chaque paroi 4 est fixé en appui sur la face interne de la paroi de base 6 du longeron correspondant 5.
Chaque cloison de rigidification 10 comprend, comme cela ressort mieux des figures 8 et 9, une pluralité de languettes 20 situées le long des bords supérieur et inférieur incurvé de la cloison 10 en s' étendant perpendiculairement à celle-ci d'un même côté.
Au moins certaines des ondulations en creux situées entre ondulations en saillie adjacentes de la paroi frontale 3 et de la paroi dorsale 8 viennent en appui sur les languettes 20 et sont fixées à ces languettes de préférence par des vis auto-taraudeuses , non représentées .
Selon une variante de réalisation, non représentée, les parois frontale 3 et dorsale 8, au lieu d'être fixées par clinchage aux deux longerons 5 et aux deux parois d'extrémités 4, peuvent être fixées à ces longerons 5 et parois d'extrémités 4 par des vis auto-taraudeuses lorsque les longerons 5 ne présentent pas de rebords accessibles de l'extérieur et les parois d'extrémités 4 ne comportent pas des languettes accessibles de 1 ' extérieur .
Pour cela, chaque longeron 5 peut comporter deux rebords supérieur et inférieur dirigés dans le caisson du support 1 tandis que les deux parois d'extrémités 4 peuvent comporter chacune des languettes 17 faisant saillie de la face interne de la paroi 4, perpendiculairement à celle-ci et dans le caisson du support 1.
Les bords latéraux 15, 16 des parois frontale 3 et dorsale 8 sont alors jointivement fixés sur les rebords internes des longerons 5 par des vis auto-taraudeuses tandis que les ondulations en creux entre ondulations en saillie des parois frontale 3 et dorsale 8 sont jointivement fixées sur les languettes 17 des parois 4 par des vis auto-taraudeuses.
Les deux parois d'extrémités 4 du support 1 en caisson peuvent être solidarisées respectivement à deux arbres co-axiaux faisant saillie extérieurement de ces deux parois et qui sont accouplés à un mécanisme permettant une rotation du support 1 au moins autour de l'axe horizontal passant par ces deux arbres pour orienter le support en caisson 1 par rapport au soleil.
Au besoin, chaque paroi d'extrémité 4 peut être renforcée par deux parois externe et interne de forme identique à la paroi d'extrémité 4 qui est ainsi solidarisée en sandwich entre les deux parois de renfort externe et interne par des boulons de fixation.
L'assemblage par clinchage des différents éléments constituant le support en caisson 1 de l'invention permet à la fois le montage rapide et in situ, c'est-à-dire à l'endroit où doit se trouver l'installation solaire à concentration, de ses composants, une excellente tenue mécanique et une bonne résistance à la corrosion contrairement à un assemblage par soudure par points. Cet assemblage par clinchage est toutefois réservé à des bords de tôles qui doivent être extérieurement accessibles afin de pouvoir mettre en place la pince automatique de clinchage.
Dans le cas où l'opération de clinchage ne serait pas possible, l'assemblage par vis auto-taraudeuses permet également de réduire le temps nécessaire de montage des composants du support 1 de l'invention, tout en garantissant une bonne résistance à la corrosion en comparaison à un assemblage par soudage par points. L'assemblage à vis auto-taraudeuses permettant également d'assembler des tôles dont seulement une des faces est accessible . Avantageusement, les tôles utilisées pour les parois frontale et dorsale 8, les parois d'extrémités 4, les longerons 5 et les cloisons de rigidification 10 sont galvanisées et en un matériau à base d'acier au carbone.
A titre d'exemple, non limitatif, les parois frontale et dorsale 3, 8 ont une épaisseur de tôle comprise entre environ 0,6 mm et 0,8 mm, les longerons 5 ont une épaisseur de tôle d'environ 1,5 mm et les parois d'extrémités 4 ainsi que les cloisons de rigidification 10 ont une épaisseur de tôle d'environ 1 mm.
Le dispositif de support de miroirs de l'invention est d'une conception telle qu'il permet une excellente résistance à la flexion afin de résister au vent et garantir une bonne précision géométrique pour des miroirs fixés à la face frontale du dispositif même pour des miroirs flexibles en verre non trempé ou à surface métallique réfléchissante fine. Le dispositif de l'invention garantit en outre une résistance à la torsion assurant une bonne transmission du mouvement de rotation du support pour le suivi de la course du soleil pendant la journée. En fait, la conception du dispositif de support de miroirs de l'invention prend en compte tous les paramètres antagonistes qui ont été listés précédemment .

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Dispositif destiné à supporter au moins un miroir
(2) pour réfléchir l'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un caisson et comprend deux parois parallèles d'extrémités (4) constituées par deux plaques en tôle, deux longerons latéraux parallèles (5) solidaires respectivement des deux parois d'extrémités (4) perpendiculairement à celles-ci et constituées par deux plaques en tôle, une paroi frontale
(3) destinée à supporter le miroir (2), fixée sur les bords d'un même côté des parois d'extrémités (4) et des longerons (5) et constituée par une plaque en tôle ondulée dont les ondulations ont une direction longitudinale parallèle aux longerons (5) , et une paroi dorsale (8) fixée sur les bords du côté opposé des parois d'extrémités (4) et des longerons (5) et constituée par une plaque en tôle ondulée dont les ondulations ont une direction longitudinale parallèle aux longerons (5) , et en ce qu'il comprend des cloisons internes de rigidification (10) fixées entre les longerons (5) transversalement à ceux-ci .
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi dorsale (8) est incurvée à convexité externe et est fixée sur les bords incurvés correspondants des parois d'extrémités (4).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi frontale (3) est plane ou légèrement cintrée.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque longeron (5) comprend deux rebords (13,14) faisant saillie extérieurement et les parois frontale (3) et dorsale (8) ont leurs bords latéraux (15,16) fixés jointivement par clinchage sur les rebords (13,14) des longerons (5), et chaque paroi d'extrémité (4) comprend des languettes externes (17) solidaires de ses deux bords supérieur et inférieur perpendiculairement au plan de la paroi d'extrémité (4) et en ce que les parois frontale (3) et dorsale (8) ont leurs bords transversaux fixés jointivement aux languettes (17) de la paroi d'extrémité (4) par clinchage.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque longeron (5) comprend deux rebords (13,14) faisant saillie intérieurement, les parois frontale (3) et dorsale (8) ont leurs bords latéraux fixés jointivement par des vis auto-taraudeuses sur les rebords (13,14) des longerons (5), chaque paroi d'extrémité (4) comprend des languettes internes (17) solidaires de ses deux bords supérieur et inférieur perpendiculairement au plan de la paroi d'extrémité (4) et en ce que les parois frontale (3) et dorsale (8) ont leurs bords transversaux fixés jointivement aux languettes (17) de la paroi d'extrémité (4) par des vis auto-taraudeuses .
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que chaque longeron (5) présente en section transversale une forme sensiblement en U, dont les branches constituent les deux rebords (13,14) de fixation des parois frontale (3) et dorsale (8) .
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque cloison transversale de rigidification (10) est fixée aux deux longerons (5) par au moins une paire de languettes parallèles (11) solidaires de chacune des extrémités de la cloison (10) dans le même plan que ce dernier et qui sont engagées respectivement au travers de deux encoches (12) du longeron (5) et repliées sur la face externe du longeron (5) à l'opposé l'une de l'autre de façon que l'extrémité de chaque cloison (10) soit en appui sur la face interne du longeron (5) .
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque cloison transversale de rigidification (10) comprend des languettes (20) solidaires de ses deux bords supérieur et inférieur perpendiculairement au plan de la cloison (10) et auxquelles sont fixées les parois frontale (3) et dorsale (8) par des vis auto-taraudeuses .
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tôles ondulées des parois frontale (3) et dorsale (8) présentent en section transversale un profil trapézoïdal.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tôles utilisées pour les parois frontale (3) et dorsale (8), les longerons (5), les parois d'extrémités (4) et les cloisons de rigidification (10) sont en acier au carbone galvanisées .
11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois frontale (3) et dorsale (8) ont une épaisseur de tôle comprise entre environ 0,6mm et 0,8mm, les longerons (5) ont une épaisseur de tôle d'environ 1,5mm et les parois d'extrémités (4) et les cloisons de rigidification (10) ont une épaisseur de tôle d'environ 1mm.
12. Installation solaire à concentration comprenant une pluralité de dispositifs (1) supportant des miroirs (2) réfléchissant l'énergie solaire, caractérisée en ce que chacun des dispositifs en forme de caisson (1) comprend les caractéristiques telles que définies aux revendications 1 à 11.
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