DE2738857A1 - Solar heat collector supporting structure - comprises prismatic base sections joined by struts to form supporting surface - Google Patents

Solar heat collector supporting structure - comprises prismatic base sections joined by struts to form supporting surface

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Abstract

The supporting structure is for a large-area solar heat collector, consisting of struts joined together. It is of pyramidal or prismatic basic sections(21), joined by struts to form a supporting surface (26). The side of a section for the supporting surface can be of the size of a collector, or a multiple of it. There can be frames to accommodate collector components, secured to the struts by fixing devices adjustable in several different dimensions, and with clamps securing the reflectors with adjustable supporting surfaces.

Description

Tragstruktur für großflächige Sonnenkollektor-AnlaqenSupport structure for large-area solar collector systems

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tragstruktur für großflächige Sonnenkollektoranlagen, bestehend aus miteinander verbundenen Verstrebungen.The invention relates to a support structure for large areas Solar collector systems, consisting of interconnected struts.

Auf dem Gebiet der Energiegewinnung aus den Sonnenstrahlen teilt sich die Entwicklung insbesondere in zwei Richtungen auf, nämlich in die der Flachkollektoren für niedrige Temperaturen, wie für den Wohnungs-Heizbedarf, und in die der Hochleistungskollektoren, bei denen hohe Anforderungen gestellt und eine Umwandlung von Strahlenenergie in Warme mit möglichst hohen Temperaturen angestrebt werden.In the field of energy generation from the sun's rays divides development in two directions in particular, namely that of flat-plate collectors for low temperatures, such as for apartment heating requirements, and in those of high-performance collectors, where high demands are made and a conversion of radiation energy into Warm with as high a temperature as possible should be aimed for.

Die Leistung eines Kollektors ist in erster Linie von dem vom Kollektor erfaßten Strahlenbündel und von der Dintension des die Funktion der Energieumwandlung ubernehmenden Absorbers abhängig. Die Dimension bzw. der Wirkungsgrad des Kollektors läßt sich wiederum durch Sonnenstrahlen fokusierende Reflektoren oder Linien beeinflussen.The performance of a collector is primarily dependent on that of the collector detected bundle of rays and from the dintension of the function of energy conversion absorbing absorber. The dimension or the efficiency of Collector can be turned by reflectors or reflectors focusing on the sun's rays Affect lines.

Gewisse Anwendungsfälle, wie z.B. die Nutzung der Sonnenenergie fflr Kraftwerke, benötigen trotzdem sehr große Kollektoren-Anlagen mit möglichst optimalem Wirkungsgrad, bzw.Certain applications, such as the use of solar energy for Power plants, nevertheless, require very large collector systems with the best possible Efficiency or

hohem Strahlen-Konzentrationsvermögen.high radiation concentration.

Ein weiterer die Leistung beeinflussender Faktor ist die Lage der Kollektorenanlage bezüglich der Sonnenstrahlen, d.h., die Anlage sollte möglichst beweglich gelagert sein, um sie nach Bedarf der Sonne nachstellen zu können.Another factor affecting performance is the location of the Collector system with regard to the sun's rays, i.e. the system should if possible be movably mounted so that they can be adjusted to the sun as required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fertigungstechnisch möglichst einfache Tragstruktur herzustellen, die den Anforderungen einer Hochleistungs-Kollektoranlage gerecht wird.The invention is based on the object of a manufacturing technology Produce the simplest possible support structure that meets the requirements of a high-performance collector system is fair.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine mit Verstrebungen zusammengesetzte Tragstruktur gelöst, bei der die Verstrebungen zu einzelnen prisma- oder pyramidenförmigen Grundelementen zusammengesetzt sind, die unter Bildung einer Auflageebene mit Verbindungsstreben miteinander verbunden sind.The task is according to the invention by a composite with struts Support structure solved, in which the struts to individual prismatic or pyramid-shaped Basic elements are composed, forming a support plane with connecting struts are connected to each other.

Hierdurch ist eine mosaikartig in beliebiger Größe leicht zusammenbaubare Struktur erreicht, bei der die vorgefertigten Grundelemente durch ihre prismatische und/oder pyramidale Form selbst versteifend ausgebildet sind. Es können sowohl für die Grundelemente als auch für die Verbindungsstreben handelsübliche Einzelelemente verwendet werden, wie z.B.This makes it easy to assemble a mosaic in any size Structure achieved in which the prefabricated basic elements by their prismatic and / or pyramidal Form are designed to stiffen themselves. It can be used for the basic elements as well as for the connecting struts Individual elements are used, such as

Winkeleisen, so daß keine Sonderanfertigungen für die Einzelteile notwendig sind.Angle iron, so no custom-made items for the items are necessary.

Ein derartiges Tragelement ist außerdem bei entsprechender statischer Auslegung stabil und trotzdem verhältnismäßig leicht im Gewicht. Dieser Vorteil wirkt sich insbesondere bei beweglich gelagerten großflächigen Anlagen aus.Such a support element is also more static with a corresponding one Design stable and yet relatively light in weight. This advantage has a particular effect on large, movably mounted systems.

Es ist vorteil'aft, wenn die die Auflageebene der Tragstruktur bildenden Seiten der Grundelemente so groß wie die oder ein vielfaches von der Kollektorbasisfläche sind.It is advantageous if they form the support plane of the supporting structure Sides of the basic elements as large as or a multiple of the collector base area are.

Hierdurch fallen Dimensionierungs-Probleme weg und eine bereits montierte Anlage kann bei Bedarf nachträglich leicht verkleinert bzw. vergrößert werden.This eliminates dimensioning problems and an already assembled one The system can be easily reduced or enlarged later if necessary.

Um Ungenauigkeiten der Tragstruktur durch Toleranzen und Primärdeformationen zu kompensieren, sind Rahmen zur Aufnahme von Kollektorbauteilen vorgesehen, die mit mehr-dimensional verstellbaren Befestigungsmitteln an den Verstrebungen der Tragstruktur befestigt sind. An einem Grundelement können ein oder mehrere Rahmen befestigt sein.About inaccuracies in the supporting structure due to tolerances and primary deformations To compensate, frames are provided to accommodate collector components that with multi-dimensionally adjustable fastening means on the struts of the Support structure are attached. One or more frames can be attached to a basic element be attached.

Die für Hochleistungskollektoren verwendeten Reflektoren lassen sich beispielsweise an die Rahmen anbringen und mit Befestigungselementen mit dem Rahmen verbinden. Verstellbare Auflage flächen dieser Befestigungsmittel für die Reflektorkanten erlauben eine feine Justierung der Reflektoren, so daß sogar Ungenauigkeiten in deren Flächenformgebung des Reflektors ausgebessert werden können.The reflectors used for high-performance collectors can be for example attach to the frame and with fasteners to the frame associate. Adjustable support surfaces of these fasteners for the reflector edges allow a fine adjustment of the reflectors, so that even inaccuracies in whose surface shape of the reflector can be repaired.

Die Tragstruktur gemäß der Erfindung hat insbesondere für Parabol-Kollektoren den weiteren Vorteil, daß die Reflektoren, deren Dinension aus fertigungstechnischen Gründen begrenzt ist, in einer Reihe hintereinander so aufgenommen werden können, daß sie einen langen Reflektor mit einer Brennlinie bilden, der von einen gemeinsamen Absorber bestückt wird. Das Absorberrohr sowie die dafür vorgesehene Schutzhülle erstrecken sich dabei einstückig über die gesamte Reflektorzeile. Je nach Dimensionierung der Anlage werden somit mehr oder weniger Rohranschlüsse erspart, was bei Anlagen mit Dampfdruck eine wichtige Rolle spielt.The support structure according to the invention is particularly suitable for parabolic collectors the further advantage that the reflectors, whose dimension from manufacturing technology Reasons is limited, can be included in a row one after the other so that they form a long reflector with a focal line shared by one Absorber is loaded. The absorber pipe and the protective cover provided for it extend in one piece over the entire reflector line. Depending on the dimensioning the system is thus spared more or less pipe connections, which is the case with systems with steam pressure plays an important role.

Ferner ist es möglich, die Tragstruktur nach Bedarf gerade oder schräg aufzustellen und auch drehbar zu lagern. Durch das relativ leichte Gewicht trägt der Fachwerkträger in vertretbarem Maße zum Gesamtgewicht der Anlage bei, so daß die statische als auch wirtschaftliche Mehrbelastung auf ein Traggestell und Lager im Verhältnis zur Anlage liegt. It is also possible to set up the support structure straight or at an angle as required and also to store it in a rotatable manner. Due to its relatively light weight, the truss contributes to a reasonable extent to the total weight of the system, so that the static and economic additional load is placed on a support frame and bearing in relation to the system.

Es ist zweckmäßig, die Tragstruktur um eine vertikale und/oder eine annähernd senkrecht dazu orientierte Achse schwenkbar zu lagern, um den Träger zur Optimierung der Sonneneinstrahlung dem augenblicklichen Sonnenstand nachzustellen.It is useful to the support structure around a vertical and / or a to mount approximately perpendicular to the axis oriented pivotably to the carrier to Optimizing solar radiation to simulate the current position of the sun.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Kollektoranlage in Draufsicht, Fig. 2 eine Seitenansicht der Kollektoranlage und Fig. 3 bis 7 Einzelheiten aus Fig. 1 und 2.Exemplary embodiments according to the invention are shown schematically in the drawing shown. They show: FIG. 1 a collector system in plan view, FIG. 2 a side view the collector system and FIGS. 3 to 7 details from FIGS. 1 and 2.

Fig. 1 zeigt eine auf einen Sockel 10 beweglich montierte Kollektoranlage 11 mit parabolförmigem Querschnitt aufweisende Reflektoren 12, die in Reflektorzeilen 13 zusammengefaßt sind. In der Brennlinie der einzelnen Reflektorzeilen 13 ist je ein Absorberrohr 14 angeordnet, in denen ein W&rmeträger zur Speicherung der von den Absorbern 14 aufgenommenen Wärmeenergie. Die Absorberrohre 14 sind über Rohre 15 an ein zentrales Leitungssystem bzw. einen Verbraucher angeschlossen.1 shows a collector system movably mounted on a base 10 11 with a parabolic cross-section having reflectors 12, which are arranged in reflector rows 13 are summarized. In the focal line of the individual reflector rows 13 is each an absorber tube 14 arranged in which a heat carrier for storing the heat energy absorbed by the absorbers 14. The absorber tubes 14 are over Pipes 15 connected to a central line system or a consumer.

Von der Seite gesehen, ist die Anlage 11 gegenüber der Vertikalen geneigt angeordnet (Fig. 2). Die Winkelanlage richtet sich nach dem meridionalen Stand der Sonne. Die aus den Re- 2738857 flektoren 12 und Absorberrohren 14 bestehenden Kollektoren sind auf einer aus Verstrebungen 16 bestehenden Tragstruktur 17 (Fig. 3) montiert. Die Tragstruktur ist auf einer drehbaren Grundplatte 18 abgestützt, die um eine vertikale Achse 19 schwenkbar gelagert ist.Seen from the side, the system 11 is arranged inclined relative to the vertical (FIG. 2). The angular system is based on the meridional position of the sun. Those from the re- 2738857 collectors 12 and absorber tubes 14 existing collectors are mounted on a support structure 17 consisting of struts 16 (Fig. 3). The support structure is supported on a rotatable base plate 18 which is mounted pivotably about a vertical axis 19.

Das Traggerüst besteht aus einzelnen pyramiden- oder prismaförmigen Grundelementen 20 bzw. 21, wie sie in Fig. 3 bzw. 4 gezeigt sind. Die zu diesen Grundelementen 20, 21 zusammengefügten Verstrebungen 16 können Rohre, Winkeleisen oder andere Elemente sein, die im Handel erhältlich sind. Die Grundelemente 20, 21 sind mit Verbindungsstreben 25, die deren Spitzen verbinden, miteinander verbunden derart, daß die Basis aller Grundelemente eine Auflageebene 26 für die Kollektoren bilden.The supporting structure consists of individual pyramidal or prismatic shapes Basic elements 20 and 21, as shown in Fig. 3 and 4, respectively. The to these Basic elements 20, 21 joined struts 16 can tubes, angle iron or other items that are commercially available. The basic elements 20, 21 are connected to one another with connecting struts 25 which connect their tips such that the base of all basic elements has a support plane 26 for the collectors form.

Zur Aufnahme der Reflektoren 12 sind Rahmen 30 vorgesehen, die jeweils an die Basisstreben eines Grundelementes 20, 21 befestigt werden (Fig. 5). Quer- und Längsleisten 32 bzw. 33 teilen den Rahmen in sechs Teilrahmen auf, in denen je ein Reflektorsegment eines Parabolreflektors eingespannt wird.To accommodate the reflectors 12 frames 30 are provided, each be attached to the base struts of a base element 20, 21 (Fig. 5). Transverse and longitudinal strips 32 and 33 respectively divide the frame into six sub-frames in which each reflector segment of a parabolic reflector is clamped.

Die Querleisten sind parabolförmig gebogen, und an ihren Enden mit je einer Verstrebung 16 eines Grundelementes verbunden (Fig. 6). Hierzu sind die Grundelemente 20, 21 mit Anschlußlaschen 34 versehen, die durch Langlöcher oder Einstellschrauben ein Einrichten der Reflektoren erlauben.The cross bars are curved parabolic, and at their ends with each connected to a strut 16 of a basic element (Fig. 6). For this are the Basic elements 20, 21 provided with connecting lugs 34, which are through elongated holes or Adjustment screws allow adjustment of the reflectors.

Die Rahmen 30 sind zur Befestigung der Reflektorsegmente mit verstellbaren, in Fig. 7 näher gezeigten Befestigungselementen 40 ausgerüstet. Sie bestehen aus einer Schraube 41 auf der eine Auflagescheibe 42 mit Distanzstück 43 aufgeschraubt ist. Durch Verdrehen wird die Auflagescheibe 42 auf die gewünschte Höhe eingestellt. Sie kann selbstsichernd sein oder z.B. durch einen Lackpunkt in dieser Stellung fixiert werden. Unter Zwischenlage eines Federelementes 45 wird ein, oder bei den Mitteleisten zwei Reflekorsegmente mit der Kante auf die Auflagescheibe aufgesetzt und mit einer Mutter 46, die bis auf den Anschlag 43 festgezogen wird, eingespannt.The frames 30 are for fastening the reflector segments with adjustable fastening elements 40 shown in more detail in FIG. 7 equipped. she consist of a screw 41 on which a support washer 42 with spacer 43 is screwed on. By turning, the support disk 42 is set to the desired position Height adjusted. It can be self-locking or, for example, through a paint dot in be fixed in this position. With the interposition of a spring element 45 one or two reflector segments with the edge on the support disc put on and with a nut 46, which is tightened up to the stop 43, clamped.

Die auf beiden Seiten des Reflektors vorgesehenen Federelemente 45, 47 halten den bzw. die Reflektoren mit einer gewissen Vorspannkraft, die durch die Formgebung der Federelemente definiert ist. Hierbei können geringe Verschiebungen, beispielsweise durch Wärmedehnungen, der Reflektoren in Richtung der Tangentialebene stattfinden, aber in senkrechter Richtung dazu sind sie fixiert.The spring elements 45 provided on both sides of the reflector 47 hold the or the reflectors with a certain biasing force, which is caused by the Shaping of the spring elements is defined. Here, slight shifts, for example, due to thermal expansion of the reflectors in the direction of the tangential plane take place, but in a perpendicular direction they are fixed.

Claims (8)

Patentansprüche (Di. Tragstruktur für großflächige Sonnenkollektoranlagen, bestehend aus miteinander verbundenen Verstrebungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstruktur aus prisma- oder pyramidenförmigen Grundelementen (20 bzw. 21) zusammengesetzt ist, die mit Verbindungsstreben (25) unter Bildung einer Auflageebene (26) miteinander verbunden sind. Claims (i.e. supporting structure for large-area solar collector systems, consisting of interconnected struts, characterized in that the support structure made of prismatic or pyramid-shaped basic elements (20 or 21) is composed with connecting struts (25) to form a support plane (26) are interconnected. 2. Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Auflageebene (2Z) vorgesehene Seite eines Grundelementes (20, 21) die Größe eines Kollektors hat.2. Support structure according to claim 1, characterized in that the for the support plane (2Z) provided side of a basic element (20, 21) the size of a collector. 3. Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Auflageebene (26) vorgesehene Seite eines Grundelementes (20) eine Fläche hat, die ein Vielfaches von der Auflagefläche eines Kollektors ist.3. Support structure according to claim 1, characterized in that the for the side of a base element (20) provided for the support plane (26) has a surface, which is a multiple of the contact surface of a collector. 4. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rahmen (30) zur Aufnahme von Kollektorbauteilen (31) vorgesehen sind, die mit mehr-dimensional verstellbaren Befestigungsmittel mit den Verstrebungen (16) der Tragstruktur verbunden sind.4. Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that that frame (30) for receiving collector components (31) are provided with multi-dimensionally adjustable fastening means with the struts (16) of the Support structure are connected. 5. Tragstruktur nach Anspruch 4, für Kollektoren mit Sonnenstrahlen konzentrierenden Reflektoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (30) mit Spannelementen (40) zur Halterung der Reflektoren ausgerüstet sind, die eine verstellbare Auflagefläche (42) haben.5. Support structure according to claim 4, for collectors with sun rays concentrating reflectors, characterized in that the frame (30) with clamping elements (40) are equipped to hold the reflectors, which have an adjustable support surface (42) have. 6. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für Zylinder-Parabolkollektoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundelemente (20) der Tragstruktur (11) mindestens eine Reihe bildend, hintereinander angeordnet sind derart, daß die in ihnen angeordneten Einzelreflektoren (12) zusammen einen Parabolreflektor (13) bilden und eine gemeinsame Brennlinie haben, so daß in der Reflektorzeile (13) ein axial einteiliges Absorberrohr (14) vorgesehen werden kann.6. Support structure according to one of the preceding claims, for cylinder parabolic collectors, characterized in that the basic elements (20) of the support structure (11) at least forming a row, are arranged one behind the other in such a way that the ones arranged in them Individual reflectors (12) together form a parabolic reflector (13) and a common one Have focal line, so that an axially one-piece absorber tube in the reflector line (13) (14) can be provided. 7. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstruktur um mindestens eine Achse (19) schwenkbar gelagert ist.7. Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that that the support structure is mounted pivotably about at least one axis (19). 8. Tragstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstruktur um eine vertikale (19) und eine annähernd senkrecht dazu orientierte Achse schwenkbar gelagert ist.8. Support structure according to claim 7, characterized in that the support structure pivotable about a vertical (19) and an axis oriented approximately perpendicular thereto is stored.
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