Parabolrinnenkollektor

Die Erfindung betrifft einen Parabolrinnenkollektor mit einer reflektierenden Oberflache, die das Sonnenlicht auf einen in der Brennlinie verlaufenden Absorber bündelt, wobei die reflektierende Oberflache 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 parabelformig gewölbten reflektierenden Flachen, 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 Oberflache auf. Die Lange 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 Warme umgesetzt und an ein umlaufendes Fluid, insbesondere Wasser oder ein anderes flussiges oder gasformiges Medium, abgegeben.

Die Parabolrinnen werden aus Kostengrunden meist nur um eine Achse schwenkbar ausgeführt und insoweit der Sonneneinstrahlungsrichtung nachgefuhrt .

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 Oberflache 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 Oberflachen 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 Tragerrippen abstutzen .

In jedem Fall benotigen die Parabolrinnenkollektoren nach dem Stand der Technik eine stabile Tragkonstruktion, um den Paneelen eine hinreichende Steifigkeit zu verleihen. Die Anforderungen an die Formgenauigkeit und statische Steifigkeit der die reflektierenden Oberflachen tragenden Tragkonstruktionen von Parabolrinnenkollektoren sind außerordentlich hoch, da insbesondere Biege- und Torsionskrafte infolge von Eigengewicht und Windlasten aufgenommen werden müssen, ohne dass ein überschreiten einer definierbaren, maximalen Deformation der Parabel zu einem Leistungsverlust fuhrt.

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 2 906 257 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 Endstucken des Parabolπnnenkollektors 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 Endstucke begrenzt wird. Die Endstucke stellen eine Halterung für eine sich nach oben erstreckende Stutze dar. Die Stutze wird aus an den Endstucken befestigten Seitenwangen gebildet, die über ein oberhalb der Brennlime angeordnetes Rohr miteinander verbunden sind. An einem zentralen Punkt dieses Rohrs sind vier Drahte angeordnet, die diagonal zu den Ecken des Parabolnnnenkollektors laufen. Jedes Drahtseil weist ein Spannschloss auf, um die Drahte vorzuspannen.

Die aus aufwendiger Unterkonstruktion an der Unterseite und Drahtseilabspannung an der Oberseite gebildete Struktur des Parabolnnnenkollektors nach der US 2 906 257 A ist statisch ausreichend stabil. Aufgrund der hohen von der

Drahtsellabspannung auf das Rohr der Stutze ausgeübten Kräfte, muss dieses recht stark dimensioniert sein. Insoweit zieht der notwendige Rohrdurchmesser eine unerwünschte Verschattung der reflektierenden Oberflache nach sich. Nachteilig ist weiter, dass mit zunehmender Lange in dem

Parabolrmnenkollektor größere Biegespannungen auftreten, so dass dessen maximale Lange im Interesse einer noch vertretbaren maximalen Deformation der Parabel beschrankt ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde, einen Parabolrmnenkollektor zu schaffen, der konstruktiv einfacher aufgebaut ist, sich einfach montieren und deshalb auch in Teilen transportieren lasst und gleichwohl eine hohe Parabelgenauigkeit bei hoher Steifigkeit und größerer maximaler Baulange gewährleistet.

Die Losung beruht auf dem Gedanken, eine aufwendige Tragkonstruktion an der Unterseite der reflektierenden Oberflache des Parabolrinnenkollektors entbehrlich zu machen und zugleich die an dem Parabolπnnenkollektor auftretenden statischen und dynamischen Kräfte optimal abzuleiten.

Im Einzelnen wird die Aufgabe bei einem

Parabolnnnenkollektor der eingangs erwähnten Art dadurch gelost,

dass die Tragkonstruktion von mindestens drei an der konvexen Unterseite des Parabolrinnenkollektors angeordneten, sich quer zu dessen Längsrichtung erstreckenden Stutzspanten gebildet wird, wobei ausgehend von den stirnseitigen Stutzspanten an jedem zweiten Stutzspant eine sich nach oben erstreckende Stutze (10) angeordnet ist, dass an jedem Stutzspant eine Drehlagerung zur drehbeweglichen Anordnung des Parabolrinnenkollektors um eine zu dessen Langsachse parallele Drehachse angeordnet ist, dass mindestens vier längliche Kraftubertragungsmittel an der Stutze angeordnet sind und dass sich die Kraftubertragungsmittel zwischen der Stutze und der Tragkonstruktion erstrecken, wobei die Kraftubertragungsmittel die Seitenkanten einer geraden Pyramide bilden, deren in der Symmetrieebene der parabolisch geformten reflektierenden Oberflache liegende Spitze von den an der Stutze zusammenlaufenden Kraftubertragungsmitteln gebildet wird.

Die erforderliche Torsionssteifigkeit des

Parabolrinnenkollektors wird durch das Zusammenwirken der

Tragkonstruktion mit den oberhalb der Parabolrinne pyramidal angeordneten Kraftubertragungsmitteln 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 Stutze, die sich auf dem mittleren Spant abstutzt und einer aus den Kraftubertragungsmitteln, vorzugsweise Drahtseilen, gebildeten Abspannung zwischen einem Anschlag für die Drahtseile an der Stutze zu den Ecken der Pyramide - vorzugsweise den äußeren Endbereichen der äußeren Spanten. Hierdurch werden optimale Hebelverhaltnisse bei der Krafteinleitung sichergestellt. Die Befestigungspunkte können jedoch auch an anderen Positionen der Tragkonstruktion liegen, sofern die Verbindung der Kraftubertragungsmittel mit der Tragkonstruktion zu beiden Seiten der Symmetrieebene der parabolisch geformten reflektierenden Oberflache in gleichem Abstand gewahrleistet ist. Ein größerer Abstand zur Symmetrieebene bringt jedoch eine verbesserte Ableitung der an dem Parabolnnnenkollektor 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 Parabolnnnenkollektors erstreckende Stutzspanten erfolgen. Sofern weniger steife Paneele zum Einsatz gelangen, z. B. Strukturbleche, weist die Tragkonstruktion in Längsrichtung Langsaussteifungen auf, insbesondere an den Randern der Spanten. Zusatzlich können ggf. in Längsrichtung an der Unterseite der Paneele insbesondere V-formige Profile angeordnet sein. Die

Langsaussteifungen an den Randern 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 Langsaussteifung abgewinkelt sein. Die Spanten sind ein tragendes Bauteil der Tragkonstruktion und zugleich Trager der Paneele. Durch diese Bauweise wird gegenüber einer massiven Tragkonstruktion erheblich Gewicht eingespart .

Die erfindungsgemaße Anordnung ist in einem hohen Maße torsionssteif bei gleichzeitig reduziertem Konstruktionsaufwand und -gewicht. Die dünnen Stabe bzw. Drahtseile der Abspannung haben eine äußerst geringe Verschattung der reflektierenden Oberflache zur Folge. Darüber hinaus kann die insbesondere stabformige Stütze zugleich mit einer Halterung für den Absorber ausgerüstet sein und damit eine Doppelfunktion erfüllen.

Durch Aneinanderreihung gleichartiger Pyramiden kann über eine nahezu beliebige Lange eine hohe Torsionssteifigkeit eines Parbolrinnenkollektors erzeugt werden. Die durch die Verspannung aufgenommenen Kräfte werden dabei über die an jedem Stutzspant angeordnete Drehlagerung an den formstabilen Unterbau abgeleitet und verlagern den zu betreibenden Stabilitatsaufwand von der formgenauen Parabolrinne auf den weniger aufwendigen Unterbau.

In regelmäßigen Abstanden, deren Entfernung durch die verfugbaren 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 Winkelstucke mit den Spanten verschraubt werden. Die Verschraubungsoffnungen sind an den Spanten derart angeordnet, dass über die Verschraubung die gewünschte Parabelform der Strukturbleche erzeugt wird.

Durch den 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 γ 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 γ= 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 Aufstellungsort 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

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemaßen Parabolπnnenkollektors von der Unterseite aus gesehen,

Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Parabolnnnenkollektors nach Figur 1 von der Oberseite aus gesehen,

Figuren 3 a)-c) die statischen Kraftverhaltnisse an einem Parabolnnnenkollektor nach Figuren 1 und 2,

Figur 4 die Reaktionskrafte auf die Drehlagerungen an einem Parabolnnnenkollektor mit sieben Stutzspanten,

Figur 5 die statischen Kraftverhaltnisse an einem Parabolnnnenkollektor unter Berücksichtigung einer durch Windlasten verursachten asymmetrisch wirkenden Zusatzkraft,

Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer

Drehlagerung des Parabolnnnenkollektors nach Figuren 1 und 2 sowie

Figur 7 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausfuhrungsform einer Stutze des Parabolnnnenkollektors nach Figuren 1 und 2.

Der Parabolnnnenkollektor (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 Oberflache der Paneele (5) ist eine reflektierende Spiegelfolie (6) aufgebracht, die das auf deren Oberflache 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 Stutzspanten (9 a, 9 b, 9 c) sowie Langsaussteifungen (19 a - 19 d) gebildet, wobei der zwischen den beiden stirnseitigen

Stutzspanten (9 a, 9 c) angeordnete Stutzspant (9 b) eine in den Figuren nicht naher erkennbare Halterung für eine stabformige Stutze (10) tragt. Die Halterung kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass an der nach oben weisenden Schmalseite des mittleren Stutzspantes (9 b) ein

Zapfen angeordnet ist, der in eine entsprechende, am unteren Ende der Stutze (10) angeordnete Ausnehmung formschlussig eingreift. Die Stütze (10) selbst befindet sich in der Symmetrieebene der durch die Paneele (5) parabolisch aufgespannten Flache, wobei die Achse der Parabel über die gesamte Lange 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 Langsachse (8) des Parabolrinnenkollektors parabolisch ausgebildet und im Querschnitt vorzugsweise derart profiliert, dass sie in Richtung der Langsachse (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 Stutze (10) an dem Stutzspant (9 b) sind in übereinstimmender Hohe 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 Stutzspant (9 b)

benachbarten Stutzspanten (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 Stutze (10) zusammenlaufenden Drahtseilen gebildet wird. Die Drahtseile weisen samtlich eine übereinstimmende Lange auf. Die Kanten der Grundflache der durch die Drahtseile (12 a - d) aufgespannten Pyramide verlaufen parallel zu den langsseitigen Randern (14 a, b) bzw. stirnseitigen Randern (15 a, 15 b) der Parabolrinne .

Unterhalb des Anschlags (16) für die Drahtseile (12 a - d) weist die Stutze (10) eine in axialer Richtung der Stutze (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 Federdampfer ausgerüstet, der den Aufbau von Schwingungen in dem Parabolrinnenkollektor verhindert.

An der Spitze der Stutze (10) ist eine hohlzylindrische Halterung (18) zur Aufnahme des rohrformigen 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 Randern der Paneele (5) zwischen den Stutzspanten (9 a, b, c) verschraubte Langsaussteifungen (19 a - d) stabilisiert. Zusatzlich 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) gefuhrt und lassen sich daher für eine horizontale Ausrichtung des Parabolrinnenkollektors (1)

unproblematisch in der Hohe einstellen. Zwischen dem Bein (21 c) und dem durch die Beine (21 a, b) abgestutzten Querrohr (22) erstreckt sich ein zylindrisches Tragelement (24) auf dessen Oberseite die jedem Stutzspant (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 Parabolπnnenkollektor schwenkbar ist. Sämtliche Drehachsen (27 a - c) fluchten miteinander und erstrecken sich durch miteinander fluchtende Durchgange in halbkreisförmigen Ansätzen (26 a - c) an den Stutzspanten (9 a - c) .

Die Nachfuhrung des Parabolπnnenkollektors erfolgt durch Verschwenken des Parabolrmnenkollektors (1) um die durch die Drehlagerung (3) definierte Drehachse (27 a - c) , wobei die Schwenkbewegung mittels eines an der Tragkonstruktion (4) angreifenden, der übersichtlichkeit halber in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten Drehantriebs erfolgt, dessen Abtrieb zur Reduzierung von Torsionskraften in dem

Parabolπnnenkollektor vorzugsweise an beiden stirnseitigen Stutzspanten (9 a, 9 c), beispielsweise an den sich halbkreisförmig nach unten erstreckenden Profilen (28), angreift .

Sämtliche an dem Parabolπnnenkollektor senkrecht zur Langsachse (8) angreifende Wmdkrafte werden direkt über die Drehlagerung (3) auf den Unterbau (2) und die Fundamente abgeleitet. Es entstehen durch diese Kräfte keine Biegespannungen in dem drehbaren Parabolnnnenkollektor (1).

Da statische Windkrafte auch Torsionskrafte in dem Parabolnnnenkollektor und damit dem Spiegel erzeugen, muss der Parabolnnnenkollektor (1) auch gegen Torsion ausgesteift sein. Die Torsionssteifigkeit wird durch die pyramidale

Abspannung auf der Oberseite des Parabolrinnenkollektors erreicht .

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 Seilspanung 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 Kraftverhaltnisse berücksichtigen keine äußere Krafteinwirkung, beispielsweise durch angreifende Windlasten. Wenn äußere Kräfte einwirken, reagiert das statische System derart, dass sich zwar alle Reaktionskrafte F zu 0 ausgleichen, jedoch Verschiebungen zwischen der Hohe der an den Lagerungen (3 a - d) auftretenden Reaktionskrafte F entstehen, deren Große begrenzt werden muss, um die Verformung der Parabeloberflache 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 Luftanstromung mit statischen und dynamischen Kräften reagiert, wobei die dynamischen Kräfte aufgrund von Resonanzschwingungen zu Beschädigungen des Parabolrinnenkollektors fuhren 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 ursprungliche 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, wahrend 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 zusammengedruckt. Der Anschlag (16) der Drahtseile (12 a - d) verschiebt sich somit geringfügig nach unten. In dem Parabolrinnenkollektor tritt eine Verdrehung um die

Langsachse 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 Stutzspanten (9 a - c) zur Langsachse des Parabolnnnenkollektors, die Langenausdehnung der Drahtseile (12 a - d) und die Federsteifigkeit der Federung (17) bestimmt. Konstruktiv wird die Steifigkeit der Stutzspanten (9 a - c) und die Langenausdehnung 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.

Eine gebogene Flache, wie sie die Spiegelfläche des Parabolπnnenkollektor (1) darstellt, reagiert bei Anstromung ahnlich wie eine Flugzeugtragflache. Das bedeutet, dass bei gegebenen Stromungsverhaltnissen durch den momentan herrschenden Wind, die Spiegelfläche durch die

Sonnennachfuhrung in Schwenkstellungen gelangen kann, die durch Resonanzschwingungen zur Zerstörung fuhren können.

Wird ein waagerecht ausgerichteter Parabolπnnenkollektor vom Wind angeströmt, so erzeugt der Wind Widerstands- und

Abtriebskrafte, die zunächst nur statisch als Biege- und Torsionsbelastungen auf den Kollektor wirken. Wird der Spiegel weiter in den Wind gedreht, erhöht sich Abtrieb und Widerstand weiter bis der Abtrieb maximal wird und danach durch Wirbelablosungen rapide abnimmt. Es bildet sich hinter der Abrisskante eine so genannte "Karraan sehe Wirbelstraße". Die Wirbel erzeugen periodisch auf den Kollektor wirkende Kräfte. Die Anregungsfrequenz dieser Kräfte liegt bei den derzeitigen Spiegelgeometπen bei etwa zwei bis drei Hertz.

Der erfindungsgemaße Spiegel ist nun so ausgelegt, dass seine untere Eigenfrequenz mindestens doppelt so hoch ist, wie die Anregungsfrequenz von etwa zwei bis drei Hertz. Konstruktiv wird dies durch die erhöhte Steifigkeit bei gleichzeitig reduzierter Masse des erfindungsgemaßen

Parabolrinnenkollektors erreicht, insbesondere aufgrund der leichten, an jedem Stutzspant gelagerten Tragkonstruktion. Untersuchungen haben gezeigt, dass der erfindungsgemaße Kollektor bauartbedingt auch dynamischen Kraftanregungen problemlos standhalten kann.

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 Emstellmoglichkeiten 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 notig, 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 Ausdehnungsanderungen zu kompensieren.

Zur Erläuterung der Emstellmoglichkeit 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 Ausfuhrungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 ist das lediglich teilweise dargestellte Tragelement (24) hier als U-Profil und nicht als hohlzylmdnsches Rohr ausgeführt. Entscheidend für die Wahl des Tragelementes ist lediglich, dass dieses aufgrund der Profilierung biegesteif ist. Mit der Oberseite des U-formigen Tragelementes (24) sind vier senkrecht nach oben weisende Stehbolzen (29) zur justierbaren Aufnahme der Drehlagerung (3 b) befestigt. Die

Drehlagerung (3 b) urnfasst 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 Langlocher, deren Durchlassquerschnitt großer als der Durchmesser der Stehbolzen (29) ist.

über die an der Unterseite der Platte (30) anliegenden Stutzmuttern (31) lasst sich die Hohe der Drehlagerung (3 b) präzise justieren. Die Langlocher erlauben eine begrenzte Verschiebung der Platte (30) in der Plattenebene und damit zusammen mit der Hohenjustierung durch die Stutzmuttern (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 Stutzspantes (9 b) fixierte Lagerring (32) auf der Achse (27 b) mit axialem Spiel gefuhrt. Der Lagerring (32) wird im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel in dem Durchgang des Ansatzes (26) durch zwei auf beiden Seiten des Ansatzes (26 b) anliegende und miteinander verschraubte 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 Stutze (10) für die pyramidale Abspannung der Tragkonstruktion (4) naher erläutert:

Die stabformige Stutze (10) wird an ihrer unteren Stirnseite von einer an jedem zweiten Stutzspant (9 b) angeordneten, in Figur 7 nicht dargestellten Halterung aufgenommen. Im Abstand zu dieser an der unteren Stirnseite der Stutze (10) angreifenden Halterung ist ein in Längsrichtung der stabformigen Stutze (10) unverschiebbarer Stutzflansch (35),

die Stutze (10) umgebend, angeordnet. Auf dem Stutzflansch (35) stutzt sich eine Tellerfedersaule (36) ab, wobei die Durchgange (37) der zur Tellerfedersaule (36) übereinander geschichteten Einzeltellerfedern mindestens dem zylindrischen Querschnitt der stabformigen Stutze (10) entsprechen, so dass die Tellerfedersaule (36) von dem oberhalb des Stutzflansches

(35) befindlichen Abschnitt (38) der Stutze (10) aufgenommen werden kann.

über die Tellerfedersaule (36) ist eine hohlzylindrische Hülse (39) gestülpt, die an der oberen Stirnseite einen Durchgang (40) für den Abschnitt (38) der Stutze (10) aufweist, wahrend die untere Stirnseite vollständig geöffnet ist. Der Innendurchmesser der hohlzylindπschen Hülse (39) ist großer als der Außendurchmesser der Tellerfedersaule sowie des Stutzflansches (35), so dass die Hülse (39) mit ihrer Innenmantelflache entlang des äußeren Randes des Stutzflansches (35) gleiten kann.

Die Hülse (39) bildet zugleich den Anschlag (16) für die vier Drahtseile bzw. dünnen Stabe (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 Tellerfedersaule

(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 Stutze (10) eingeleiteten Kräfte vollständig von der Tellerfedersaule (36) aufgenommen werden können, ohne einen maximal zulassigen Verschiebeweg des Anschlags (16) zu überschreiten, der eine Defokussierung des Parabolrinnenkollektors zur Folge hatte. Ein weiterer entscheidender Vorteil von Tellerfedersaulen besteht in der bei Tellerfedern auftretenden Reibung, die der von außen aufgebrachten Kraft entgegenwirkt. Die Reibungskräfte treten als Hysterese in der Kraft-Wegekennlinie der Tellerfedersaule in Erscheinung. Die Reibungskräfte werden erzeugt durch

a) Reibung zwischen der die Kraft einleitenden Hülse (39) und den Einzeltellerfedern der

Tellerfedersaule (36),

b) Reibung zwischen den sich berührenden Oberflachen der gleichsinnig ineinander liegenden Einzeltellerfedern der Tellerfedersaule (36) sowie

c) Reibung zwischen dem Abschnitt (38), der Stutze (10) und den Durchgangen (37) der Tellerfedersaule (36) .

Die Reibung bewirkt zugleich, dass die Federung durch die Tellerfedersaule (36) gegen Schwingungen gedampft ist. Diese Schwingungsdampfung, die bei anderen Federformen durch einen gesonderten Schwingungsdampfer erreicht werden muss, lasst sich daher in konstruktiv vorteilhafter und preiswerter Art und Weise durch Verwendung einer zumindest teilweise gleichsinnig geschichteten Tellerfedersaule in die Stutze (10) integrieren.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die anhand von Figur 7 naher erläuterte Stutze (10) unmittelbar

mit dem Stutzspant (9 b) zu verbinden. Des Weiteren ist die Erfindung nicht auf die bevorzugte Ausfuhrungsform einer stabformigen Stutze beschrankt. Entscheidend für die Ausfuhrung der Stutze ist lediglich, dass die Kraftubertragungsmittel die Seitenkanten einer geraden Pyramide bilden, wahrend die in der Symmetrieebene der parabolisch geformten reflektierenden Oberflache liegende Spitze von den an der Stutze zusammenlaufenden Kraftubertragungsmitteln gebildet wird. Des Weiteren ist die Stutze symmetrisch zu der Symmetrieebene der parabolisch geformten reflektierenden Oberflache sowie in Längsrichtung zu dem die Stutze tragenden Stutzspant auszubilden, damit eine gleichmaßige Krafteinleitung in den Stutzspant gewährleistet ist.

Bezugszeichenliste :