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Patent Searching and Data


Title:
SOLAR COLLECTOR SUN TRACKING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1992/011496
Kind Code:
A1
Abstract:
A device is disclosed for solving the problem of sun tracking photovoltaic flat solar collectors without using up electric energy. A solar panel (1) is secured to a tube (16) that pivots around an axis (5) inclined with respect to the horizon essentially by the same angle as the geographic latitude and oriented approximately towards the South. The tube (16) also carries a wing (32) oriented in a perpendicular direction to the tube (16). A second identical wing (31) is secured to the frame (4) that carries the whole system. The movable stems (13) of two cylinders (6, 7) engage the wings (31, 32). The cylinders are filled with a low boiling substance under whose pressure the stems (13) are axially moved depending on the temperature. The fixed stems (12) of the cylinders (6, 7) are secured to a fork (33) linked to a coaxial stem (34) to the fixed stems (12, 13) and axially movable in a hingedly mounted tube (35). The cylinders (6, 7) are incorporated into parabolic reflectors (8). The first cylinder (6) is essentially oriented towards the East, whereas the second cylinder (7) is essentially oriented towards the West. When the rays of the rising sun strike the cylinder (6), it expands when its threshold temperature is reached and pivots the tube (16) with the solar panel (1) towards the sun. The same happens with the cylinder (7) when the meridian height is crossed. When the ambiant temperature exceeds the threshold temperature of the cylinders (6, 7), both expand and the stem (34) is axially pushed into the tube (35), stopping the rotation effect.

Inventors:
ACKERET HANS (CH)
Application Number:
PCT/CH1991/000252
Publication Date:
July 09, 1992
Filing Date:
December 10, 1991
Export Citation:
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Assignee:
ACKERET HANS (CH)
International Classes:
F24J2/54; F24S50/20; H02S20/32; (IPC1-7): F24J2/38
Foreign References:
FR2455252A11980-11-21
US4306541A1981-12-22
US4044752A1977-08-30
FR2531520A11984-02-10
DE2842084A11980-05-08
FR2455313A11980-11-21
US3982526A1976-09-28
US4063543A1977-12-20
US4158356A1979-06-19
US4178913A1979-12-18
US4396006A1983-08-02
US4352350A1982-10-05
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 7, no. 20 (M-188)(1165) 26. Januar 1983 & JP,A,57 174 652 ( YOSHIHIRO YONAHARA ) 27. Oktober 1982
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 9, no. 111 (M-379)(1834) 15. Mai 1985 & JP,A,59 231 362 ( MATSUSHITA DENKI SANGYO KK ) 26. Dezember 1984
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 8, no. 159 (P-289)24. Juli 1984 & JP,A,59 057 201 ( NIHON ITA GLASS KK ) 2. April 1984
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren mit einem Gestell (4), einem Solarpanel (1), das mittels eines Fusses (3) auf einem um eine im wesentlichen erdachsenparallele Achse (5) schwenkbaren Rohr (16) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei je in einem parabolischen Reflektor (8) montierte Zylinder (6, 7) vorhanden sind, deren Kolben sich ab einer Schwellentempe ratur in Funktion der Temperatur in axialer Richtung bewegen und je eine axiale Druckkraft ausüben, der den einen Zylinder (6) umgebende Reflektor (8) im wesentlichen nach Osten, jener, der den anderen Zylinder (7) umgibt, im wesent¬ lichen nach Westen orientiert ist, die beiden Zylinder (6, 7) je mit dem einen Kraftanschluss auf der einen Seite am Gestell (4), auf der anderen Seite an einem am Rohr (16) befindlichen Antriebselement (14, 32, 40, 54) angeschlossen sind, welcher Antriebselemente (14, 32, 40, 54) die von den Zylin¬ dern (6, 7) in Funktionihrer Besonnung erzeugten Schubbewegung in eine Drehbewegung des Rohres (16) um seine Achse (5) umwandeln und damit das Solarpanel drehen, welches in NormalStellung im wesent¬ lichen nach Süden orientiert ist, der Zylinder (6), dessen Reflektor (8) im wesentlichen nach Osten orientiert ist, so eingebaut ist, dass seine axiale Druckkraft das Rohr (16) um die Achse (5) aus seiner Normalstellung in östliche Richtung dreht, der Zylinder (6), dessen Reflektor (8) im wesentlichen nach Westen orientiert ist, so eingebaut ist, dass seine axiale Druckkraft das Rohr (16) um die Achse (5) aus seiner Normalstellung in westliche Richtung dreht.
2. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (6, 7), die je eine feststehende axiale Stange (12) und eine durch ihren Hub axial bewegte Stange (13) aufweisen, mit der Stange (12) am Gestell (4) gelenkig befestigt sind, die Enden der Stangen (13) an einem am Rohr (16) befestigten Hebel (14) gelenkig befestigt sind, welcher Hebel (14) im wesentlichen senkrecht steht auf der Achse (5) des Rohres (16), die Achsen der Zylinder (6, 7) zueinander einen Winkel α bilden, welcher zwischen 60° und 120° liegt.
3. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (14) eine Schwenkachse (15) aufweist, welche auf der Achse (5) des Rohres (16) und auf dem Hebel (14) senkrecht steht.
4. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α , den die Längs¬ achsen der beiden Zylinder (6, 7) miteinander bilden, gegen unten geöffnet ist.
5. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α , den die Längs¬ achsen der beiden Zylinder (6, 7) miteinander bilden, gegen oben ge öffnet ist.
6. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach einem der Pa¬ tentansprüche 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinder (6, 7) unterhalb des Solarpanels (1) angebracht sind.
7. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach einem der Pa¬ tentansprüche 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinder (6, 7) oberhalb des Solarpanels (1) angebracht sind.
8. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Zylindern (6, 7) zwei weitere Zylinder (23) vor¬ handen sind, von denen je einer parallel zu einem der Zylinder (6, 7) angeordnet ist und jeder mit zwei axialen Stangen (25, 26) aus gestattet ist, wobei die einen Stangen (25) fest mit den Zylindern (23) verbunden sind, und die anderen Stangen (26) den von den Zy¬ lindern (23) erzeugten Hub übertragen, also axial beweglich sind, die beiden festen Stangen (25) an einer mit dem Gestell (4) fest verbundenen Strebe (24), die axial beweglichen Stangen (26) an αen feststehenden Stangen (12) der Zylinder (6, 7) angeschlossen sind, die feststehenden Stangen (12) der Zylinder (6, 7) am Gestell (4) axial beweglich und gelenkig geführt sind, die Zylinder (23) von der Sonnenstrahlung abgeschirmt sind und so¬ mit als Thermometer funktionieren.
9. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinder (6, 7) parallel zueinander angeordnet sind, wobei der eine Kraftanschluss des Zylinders (6) am Gestell (4), und sein anderer Kraftanschluss zusammen mit dem einen Kraftan¬ schluss des Zylinders (7) an einer Gabel (33) angeschlossen, und der zweite Kraftanschluss des Zylinders (7) gelenkig mit dem als Fahne (32) ausgebildeten Hebel (14) verbunden ist, die Gabel (33) an einer zu den Achsen der Zylinder (6, 7) paral lelen Stange (34) befestigt ist, welche am Gestell (4) axial be¬ weglich und gelenkig geführt ist.
10. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinder (6,7) im wesent liehen in nordsüdlicher Richtung angeordnet sind.
11. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinder (6,7) im wesent¬ lichen in ostwestlicher Richtung angeordnet sind.
12. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinder (6, 7) parallel zueinander angeordnet sind, wobei der eine Kraftanschluss des Zylinders (7) am Gestell (4), und sein anderer Kraftanschluss zusammen mit dem einen Kraftan schluss des Zylinders (6) an einer Gabel (33) angeschlossen, und der zweite Kraftanschluss des Zylinders (6) gelenkig mit dem als Fahne (32) ausgebildeten Hebel (14) verbunden ist, die Gabel (33) an einer zu den Achsen der Zylinder (6, 7) paral lelen Stange (34) befestigt ist, welche am Gestell (4) axial be¬ weglich und gelenkig geführt ist.
13. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad koaxial mit der Achse (5) am Rohr (16) angebracht ist, und eine mit diesem Zahnrad im Ein¬ griff stehende Zahnstange mit dem Zylinder (6) verbunden ist, welche in der Richtung der Achse des Zylinders (6) verläuft und die Hub¬ kraft der Zylinder (6, 7) auf das Zahnrad überträgt.
14. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinder (6,7) im wesent¬ lichen in nordsüdlicher Richtung angeordnet sind.
15. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinder (6,7) im wesent¬ lichen in ostwestlicher Richtung angeordnet sind.
16. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach einem der Pa¬ tentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (2) des Solarpanels (1) mittels eines Scharniergelenkes (22) mit in Normalstellung horizontaler Achse mit dem Rohr (16) verbunden ist, ein weiterer Zylinder (20) vorhanden ist, dessen Kraftanschlüsse einerseits am Rohr (16), anderseits am Solarpanel (1) gelenkig angeschlossen sind, und der im wesentlichen senkrecht zum Rohr (16) eingebaut ist.
17. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (2) des Solarpanels (1) mittels eines Scharniergelenkes (22) mit in Normalstellung horizontaler Achse mit dem Rohr (16) verbunden ist, das Rohr (16) längs der Achse (5) axial verschieblich ausgebildet ist, am Rahmen (2) oberhalb des nun unteren Scharniergelenkes (22) zwei weitere horizontale und zueinander koaxiale obere Scharniergelenke (45) angebracht sind, um welche zwei Streben (46) schwenkbar gela¬ gert sind, wobei die Streben (46) gemeinsam um eine drittes Schar¬ niergelenk (47) schwenkbar sind, welches dritte Scharniergelenk (47) an einem um die Achse (5) drehbaren Ring (48) befestigt ist.
18. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (6, 7), die je eine feststehende axiale Stange (12) und eine durch ihren Hub axial bewegte Stange (13) aufweisen, mit der Stange (12) am Gestell (4) gelenkig befestigt sind, der Winkel , den die Längsachsen der beiden Zylinder (6, 7) mit¬ einander bilden, gegen unten geöffnet ist, die durch den Hub der Zylinder (6, 7) bewegten Stangen (13) an je einem Ende eines Schwenkarms (54) gelenkig befestigt sind, welcher Schwenkarm (54) in Normalstellung horizontal ist, eine erste Seiltrommel (53) mit dem Schwenkarm (54) fest verbunden und um eine Achse drehbar ist, welche senkrecht steht auf der Ach¬ se (5) des Rohres (16), eine zweite Seiltrommel (58) vorhanden ist, welche koaxial mit dem Rohr (16) verbunden ist, ein unteres Rohr (49) vorhanden ist, welches einen Arm (52) trägt, an welchem die Achse der ersten Seiltrommel (53) befestigt ist, der Arm (52) ferner zwei Umlenkrollen (57) trägt, ein Drahtseil (55) vorhanden ist, welches auf beiden Seiltrommeln (53, 58) mit je einer Klemme (56) befestigt ist und um die erste Seiltrommel (53) umläuft, über die Umlenkrollen (57) geleitet ist und wieder um die zweite Seiltrommel (58) umläuft, dergestalt dass eine Drehung der ersten Seiltrommel (53) zwangsläufig eine Drehung der zweiten Seiltrommel (58) bewirkt.
19. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der ersten Seil¬ trommel (53) grösser ist, als derjenige der zweiten Seiltrommel (58).
20. Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollektoren nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Rohr (16) axial verschieblich ausgebildet ist, das untere Rohr (49) einen Längsschlitz (51) aufweist, dass ferner in der Achse (5) des oberen Rohres (16) ein Bolzen (50) befestigt ist, über welchen der Längsschlitz (51) gleitet, wodurch eine auf die Länge des Schlitzes (51) begrenzte axiale Bewegung des unteren Rohres (49) ermögl cht, und eine Drehung des unteren Rohres (49) verhindert wird.
Description:
Vorrichtung zum Nachführen von Soπnenkollektoren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachführen von Sonnenkollek- toren, insbesondere von ebenen Anordnungen fotovoltaischer Zellen. Fotovoltaisehe Zellen zur Gewinnung elektrischer Energie aus Sonnen¬ strahlung werden in der Regel in ebener Anordnung zu Paneln vereinigt; entsprechend der geografischen Breite werden diese Panel geneigt und im wesentlichen nach Süden orientiert fest montiert, sei es an oder auf Ge¬ bäuden, sei es an besonderen Standorten. Sie liefern so allerdings nur einen Teil der möglichen Ausbeute, da die der Sonne exponierte wirksame Fläche dem Cosinus-Gesetz gehorcht; mit andern Worten: Nur bei senkrech¬ ter Inzidenz der Sonnenstrahlung ist die Ausbeute an elektrischer Lei¬ stung maximal . Bei jedem anderen Winkel ist die wirksame Fläche reduziert um den Faktor cosψ, wobei ψ der Winkel zwischen der Fl chennormalen und der Inzidenz- richtung ist.

Daher wurde verschiedentlich vorgeschlagen, die Panelanordnung ein- oder zweiachsig nachzuführen dergestalt, dass Flächennormale und Inzidenz- richtung dauernd zusammenfallen. Solche Nachführeinrichtungen sind be- kannt und werden seit langer Zeit bei astronomischen Fernrohren einge¬ setzt.

Bei fotovoltaisehen Sonnenkollektoren - und erst recht bei thermischen Flachkollektoren - haben sich solche, auch einachsige, Nachführungen nicht durchzusetzen vermocht, da der Aufwand an elektrischer Leistung für Steuerung und Motoren auch bei hochentwickelten Lösungen etwa dem Anteil entspricht, der durch die Nachführung gewonnen wird. In den mitt¬ leren Breiten liesse sich für das Sommerhalbjahr dieser Aufwand noch knapp vertreten; im Winterhalbjahr, besonders jedoch etwa in den Monaten November, Dezember, Januar würde eine solche elektrisch betriebene Nach- führvorrichtung praktisch die ganze Ausbeute an elektrischer Leistung konsumieren. Dazu kommt noch der beträchtliche technische und finanziel¬ le Aufwand, der solche bekannten Vorrichtungen völlig unattraktiv macht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Nachführ¬ vorrichtung, die völlig ohne elektrische Energie funktioniert und die Nachführung mit der geforderten - massigen - Genauigkeit besorgt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist wiedergegeben im Patentanspruch 1. Anhand der beigefügten Zeichnung wird der Erfindungsgedanke mittels meh¬ rerer Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel in schematischer Darstel¬ lung,

Fig. 2a ein Detail von Fig. 1,

Fig. 2b,c Variationen von Fig. 2a in schematischer Darstellung,

Fig. 3a,b,c schematische Darstellung des Verhaltens der Vorrichtung gemäss Fig. 1 ,

Fig. 4 eine Erweiterung des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 das zweite Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 ein Detail zu Fig. 5,

Fig. 7a das dritte Ausführungsbeispiel,

Fig. 7b ein Detail von Fig. 7a

Fig. 8 das vierte Ausführungsbeispiel.

Fig. 9 das fünfte Ausführungsbeispiel.

Fig. 10 a, b eine DetailZeichnung eines Drehantriebs in zwei Ansichten.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 besteht aus einem fotovoltaisehen

Solarpanel 1, das von einem Rahmen 2 getragen wird, lieber beispielsweise einen Fuss 3 ist der Rahmen 2 mit einem Rohr 16 verbunden, das um seine Längsachse schwenkbar an einem Gestell 4 gelagert ist. Am Gestell 4 ist

zu diesem Zwecke eine Achse 5 befestigt, die im wesentlichen gegen Süden orientiert ist und gegen die Horizontale einen Neigungswinkel aufweist. Dieser Neigungswinkel 1. ist im wesentlichen der Winkel der Mittagshöhe der Sonne am Aufstellungsorte des Solarpanels 1 etwa zur Zeit der Tag- und Nachtgleiche, mit andern Worten der Winkel der geografischen Breite. Der genannte Winkel & kann jedoch modifiziert werden, um die Gesamtaus¬ beute über das ganze Jahr hinweg entweder zu optimalisieren oder zu ma- ximieren. Dabei muss jedoch in Betracht gezogen werden, dass eine Abwei¬ chung des Flächenlotes um +_ 20° von der Inzidenzrichtung lediglich eine Einbusse von 6% an Ausbeute bringt. Ist -i. auf die geografische Breite eingestellt, und das Solarpanel 1 parallel zur Achse 5 montiert, so ist die maximale Elevationsabweichung der Inzidenzrichtung vom genannten Flächenlot +_ 23,5°, was einer maximalen Einbusse von etwa 8% entspricht. Aus Optimalisierungsgründen kann das Solarpanel 1 jedoch auch nichtpa- rallel zur Achse 5 montiert werden. Einflussgrössen sind lokale topogra- fische und meteorologische Verhältnisse und der Einsatzzweck der foto- voltaischen Anlage.

Am Gestell 4 sind zwei Zylinder 6, 7 gelenkig befestigt, die über ihre ganze Länge in parabolische Reflektoren 8 eingebaut sind. Die Reflekto- ren 8 sind beispielsweise durch transparente Platten 9 abgeschlossen, weisen jedoch an ihren Stirnseiten Oeffnungen 10, 11, auf für die mecha¬ nischen Anschlüsse der Zylinder 6,7. Als Zylinder 6, 7 kommen solche Ge¬ räte in Betracht, die mit einem niedrig siedenden Stoffe gefüllt sind - sei dies eine Flüssigkeit oder ein fester Stoff - und ab einer bestimm- ten Schwellentemperatur in Funktion der Temperatur einen Kolben bewegen. Dieser ist an eine Stange 13 angeschlossen und bewegt sich axial zum Zy¬ linder 6, 7. Das andere Ende des Zylinders 6, 7 ist an einer weiteren Stange 12 befestigt. Solche genannten Zylinder werden weit verbreitet zum Heben von Frühbeet-Abdeckungen und Fenstern von Treibhäusern einge- setzt. Die Rückstellkräfte werden beispielweise von einer Schraubenfeder aufgebracht, die entweder im Zylinder integriert ist, oder den Zylinder umgibt.

Die Befestigung der Zylinder 6, 7 am Gestell 4 geschieht mittels der

Stangen 12 über beispielsweise elastische Gelenke 28. Die Reflektoren 8 sind an den Stangen 12 befestigt, während die Stangen 13 in den Oeffnun-

gen 11 hin und her gleiten können. Die beiden Oeffnungen 10,11 in den Reflektoren 8 sind so angeordnet, dass die Längsachsen der Zylinder 6, 7 sich in der Brennlinie der Reflektoren 8 befindet. Der Reflektor 8 mit dem Zylinder 6 ist im wesentlichen nach Osten, jener mit dem Zylinder 7 im wesentlichen gegen Westen orientiert. Die Stangen 13 sind an einem kurzen, plattenförmig ausgestalteten Hebel 14 mittels zweier Gelenke 18 gelagert. Der Hebel 14 ist um eine zur Achse 5 senkrecht stehende Achse 15 schwenkbar, welche durch eine am Rohr 16 beispielsweise angeschweiss- te Fahne 17 hindurchgeht. Der Hebel 14 ist im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 zweischenk! g ausgeführt. Damit entsteht Platz für die Gelenke 18. Die Normalläge des Solarpanels 1 in der erfindungsgemässen Anordnung ist - wie in Fig. 1 angedeutet - die Orientierung nach Süden, parallel zur Achse 5. Die Nor allage wird beispielsweise nachts oder bei bedeck¬ tem Himmel eingenommen. Geht nun morgens die Sonne auf, so strahlt sie streifend, oder gar von hinten auf das Solarpanel 1; zugleich aber strahlt sie auf den im wesentlichen nach Osten gerichteten Reflektor 8, der den Zylinder 6 enthält. Dadurch wird dieser erwärmt, und die Stange 13 axial verschoben; auf den Hebel 14 wirkt eine Kraft, die ihn nach oben drücken würde, würde er nicht durch die Stange 13 des Zylinders 7 zwangsgeführt, wie in Fig. 2 gezeigt. Mit A_ ist der Bogen bezeichnet, der vom Gelenk des Zylinder 6 beschrieben wird, mit jener des Zylin¬ ders 7. Der Hub des Zylinders 6 bewirkt also Drehung des Rohrs 16, da nur der Zylinder 6 von der Sonne beschienen wird. Durch die Orientierung des nach Osten geöffneten Reflektors 8 wird bewirkt, dass bei steigender Sonne immer weniger Strahlung darauf fällt, die Erwärmung des Zylinders 6 nachlässt, bzw. der Zylinder 6 teilweise vom Solarpanel 1 beschattet wird. Bei Sonnenhöchststand fällt keine Strahlung mehr in den nach Osten orientierten Reflektor 8, oder bei entsprechender Justierung gleich we¬ nig auf beide Reflektoren 8, womit sich die Drehwirkungen beider Zylin- der 6, 7 kompensieren. Verlängerungen der beiden Zylinder 6, 7, die durch die Umgebungstemperatur bedingt sind, werden durch die Drehbewe¬ gung des Hebels 14 um die Achse 15 aufgenommen, ohne dass eine Drehwir¬ kung um die Achse 5 entsteht.

Der in Fig. 2a eingetragene Winkel a ist im wesentlichen 90°; damit eπt- spricht der Hub h ^ des Zylinders 6 im wesentlichen der Verschwenkung v

des Zylinders 7. Allerdings ist keineswegs auf 90° beschränkt. Istα;> 90°, so bewirkt der gleiche Hub b_ eine stärkere Verdrehung des Rohres 16, bei <90° eine kleinere, als bei α = 90°.

Je nach eingesetztem Zylinder, den ortsüblichen Lufttemperaturen, den zu erwartenden Windlasten auf das Solarpanel 1, können die Flächen der Re¬ flektoren 8, die Länge des Hebels 14 und der Winkel a variiert werden um ein optimales Resultat, das heisst sonnenstandbedingtes Schwenken der erfindungsgemässen Vorrichtung zu bewirken. In den Fig. 2b,c sind die Winkel = 60° undα= 120° dargestellt. Das Gestell 4, die beiden Zylin- der 6, 7 und der Hebel 14 sind nur scherr.atisch dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass für α = 60° die Verschwenkung des Hebels 14 wesentlich kleiner ist, als für a = 120°; dabei tritt die durch den Hub des Zylin¬ ders 6 auf den Zylinder 7 übertragene Längskraft als Druckkraft in Er¬ scheinung, bei α= 60° als Zugkraft. Nur bei α = 90° wird keine Längs- kraft übertragen.

Ueberschreitet die Sonne den Kulminationspunkt, so wird der den Zylinder 7 enthaltende Reflektor 8 allmählich mehr und mehr beschienen, worauf der Zylinder 7 auf seine Stange 13 Schub ausübt und damit das Rohr 16 auf die andere Seite schwenkt. Dieser im wesentlichen nach Westen geöff- nete Reflektor 8 kann selbstverständlich den klimatischen und topografi- schen Verhältnissen entsprechend, und unabhängig vom anderen Reflektor 8, eingestellt werden.

Der gesamte Schwenkbereich der erfindungsgemässen Vorrichtung beträgt knapp 180°. Durch Anschläge 19 am Rohr 16 und am Gestell 4 ist dafür ge- sorgt, dass die Grenzen nicht erreicht werden, und gleichzeitig damit verhindert, dass die Zylinder 6, 7 in die falsche Drehrichtung wirken. Ist es einerseits die Aufgabe des Hebels 14 zu ermöglichen, dass nur der eine der Zylinder 6, 7 axiale Verlängerung oder Verkürzung erfährt, so sorgt er gleichzeitig dafür, dass keine Drehung erfolgt, wenn sich Deide Zylinder lediglich unter dem Einfluss der Umgebungstemperatur gleichsin¬ nig verlängern. Dies ist in den Fig. 3a,b,c je für a = 90°; α = 60° und α= 120° dargestellt. Mit j3 sind die hier schematisch zu einem Punkt zu- sammengefassten Gelenke 18 bezeichnet in der Normallage des Solarpanels 1. Den Buchstaben ^ trägt dieser Punkt in den den Fig. 2b,c entsprechen- den Positionen. Wird bei den Zylindern 6,7 noch eine Temperaturdiffereπz

überlagert, die oberhalb der Schwellentemperatur liegt und wobei der entsprechende zusätzliche Hub bei beiden Zylindern 6, 7 beispielsweise gleich gross ist, so ergeben sich daraus die Punkte J_, deren seitliche Abweichungen von der Lage der Punkte S ^ klein ist. Mit dieser weiteren Funktion des Hebels 14 arbeitet die Vorrichtung im wesentlichen unabhän¬ gig von der Umgebungstemperatur.

Fig. 4 zeigt die gleiche Vorrichtung wie Fig. 1, hier ergänzt um einen dritten, von der Sonnenstrahlung völlig abgeschirmten Zylinders 20. Fer¬ ner tritt an die Stelle des starr mit dem Rahmen 2 verbundenen Fusses 3 ein Fuss 21 mit einem Scharniergelenkt 22, das erlaubt, das Solarpanel 1 in der Elevationsrichtung um einen Winkel von beispielsweise 45° zu schwenken. Der genannte Zylinder 20 funktioniert als Thermometer für die Umgebungstemperatur und bewirkt bei hohen Temperaturen ein Flachstellen des Solarpanels, womit der bisher nicht berücksichtigte Jahresgang der Sonne angenähert wird. Bei einer Verschwenkbarkeit von beispielsweise 45° wird das Solarpanel 1 in NormalStellung, also bei völlig eingefahre¬ nem Zylinder 20 um etwa 23° steiler gestellt, als die Achse 5, um die das Rohr 16 dreht. Damit kann, bei völlig ausgefahrenem Zylinder 20 auch der höchste Sonnenstand annähernd erreicht werden. Wiederum sind klima- tische und topografische Elemente bestimmend für den Einsatz und die Di¬ mensionierung auch des Zylinders 20.

Die Fig. 1 bis 4 beziehen sich auf eine Neigung der Achse 5, wie sie in mittleren geografischen Breiten vorkommt. Selbstverständlich lässt sich die erfindungsgemässe Vorrichtung auch in äquatorialen Breiten einset- zen. Im Extremfall ist die Achse 5 horizontal, die beiden Reflektoren 8 nach wie vor im wesentlichen nach Osten bzw. nach Westen orientiert. Der Einsatz des Zylinders 20 entfällt wegen der doppelten Periodizität des Sonnenstandes im Jahresgang und wegen Mangels eines ausgeprägten jährli¬ chen Temperaturganges. Im Erfindungsgedanken mitenthalten ist es, die Zylinder 6, 7 v o r der Achse 5 anstatt h i n t e r ihr anzuordnen. Fahne 17 und Hebel 14 wer¬ den dann entsprechend vorne angebracht, und die Stellungen der Zylinder 6, 7 sind vertauscht: Der nach Osten geöffnete Reflektor 8 mit dem Zy¬ linder 6 ist westlich, der andere, nach Westen geöffnete, östlich des Rohres 16 angebracht.

Immer noch im Erfindungsgedanken ist die Anordnung o b e r h a 1 b des Solarpanels 1, ebenfalls mit beiden möglichen Anordnungen. Vorzugsweise ist der Winkel α dann nach oben geöffnet. Selbstverständlich lassen sich die Zylinder 6, 7 mit ihren Reflektoren 8 auch unterhalb des Solarpanels 1 mit nach oben geöffnetem Winkel α anbringen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt. Zusätzlich zu den von den Reflektoren 8 umgebenen Zylindern 6, 7 sind zwei weitere, durchwegs von der Sonnenstrahlung abgeschirmte Zylinder 23, vorgesehen. Diese sind beispielsweise von gleicher Bauart und gleicher Temperatur/ Weg-Charakteristik, wie die Zylinder 6, 7, und weisen ebenfalls fest mit ihnen verbundene Stangen 25 und bewegliche, den Hub übertragende Stangen 26 auf, analog zu den Stangen 12, 13 der Zylinder 6, 7. Von der Achse 5 zum Gestell 4 verläuft eine Strebe 24, an der die Stangen 26 befestigt sind. Die Stangen 25 sind mit den Stangen 12 der Zylinder 6, 7 verbun- den. Hier sind diese Stangen 12 nun nicht über Biegegelenke mit dem Ge¬ stell 2 verbunden, sondern laufen axial frei in je einem mit dem Gestell 4 gelenkig verbundenen Rohr 27, wie in Fig. 6 gezeigt. Steigt nun die Lufttemperatur über den Schwellenwert der Zylinder 6, 7, 23, so senkt sich die Stange 25 und nimmt die mit ihr verbundene Stange 12 in der Längsrichtung der Stange 12 mit, wie in Fig. 6 mit einem Pfeil angedeutet. Damit ist die Schwenkbewegung des Hebels 14 nur noch vom Hub des von der Sonne bestrahlten Zylinder 6 bzw. 7 abhängig; der Tempera¬ turgang ist kompensiert. Das Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 5, 6 ist vor allem für Orte mit starkem täglichem Gang der Lufttemperatur vorzuziehen.

Das dritte Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7a,b zeigt eine andere Anord¬ nung der Zylinder 6, 7 als das erste und zweite. Die beiden Zylinder 6, 7 sind parallel zueinander angeordnet und verlaufen im wesentlichen in nord-südlicher Richtung, wobei ihre Achsen beispielsweise senkrecht ste- hen auf der Achse 5, um die das Solarpanel 1 schwenkt. Die den Hub des Zylinders 6 übertragende Stange 13 ist an einer Fahne 31 angebracht, die fest mit dem Gestell 4 verbunden ist. Die Stange 13 des Zylinders 7 ist gelenkig mit einer Fahne 32 verbunden, die am Rohr 16 beispielsweise an- geschweisst ist. Die beiden Stangen 12 sind mit einer Gabel 33 verbun- den, die auf eine zu den Stangen 12 parallele Stange 34 arbeitet. Die

Stange 34 ist längsgleitend in einem gelenkig gelagerten Rohr 35 gela¬ gert, und die Anordnung beispielsweise mittels eines Rohres 36 auf einer Platte 37 befestigt, die an einer Mauer angeschraubt wird. Wiederum ist der Reflektor 8 des Zylinders im wesentlichen nach Osten, jener des Zy- linders 7 im wesentlichen nach Westen orientiert, jeweils mit einer Ele- vation, die den örtlichen Verhältnissen angepasst wird. Diese Anordnung kompensiert die Umgebungstemperatur, sobald diese über die Schwelleπte peratur der Zylinder 6, 7 ansteigt. Dehnt sich der Zy¬ linder 6, so überträgt er über die Gabel 33 die Längsverschiebung auf den Zylinder 7, der über seine Stange 13 auf die Fahne 32 Zug ausübt und damit das Solarpanel 1 in östlicher Richtung verschwenkt. Erhält der Zy¬ linder 7 Sonnenstrahlung, so übt er auf die Fahne 32 eine Druckkraft aus und verschwenkt damit das Solarpanel 1 in westlicher Richtung. Um Span¬ nungen zu vermeiden, kann die Befestigung von einer der Stangen 12 an der Gabel 33 gelenkig ausgebildet werden.

In einer nicht gezeichneten Variante zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig 7a arbeitet die Stange 13 des Zylinders 7 auf eine Zahnstange, die sich in der gleichen Richtung erstreckt wie die Stange 13 und fest mit ihr verbunden ist. Anstelle der Fahne 32 tritt ein Zahnrad, das ebenfalls auf der Achse 5 läuft und fest mit dem Rohr 16 verbunden ist. Damit ent¬ fällt die Beschränkung des Drehwinkels auf knapp 180°; ebenso entfallen dann natürlich die Anschläge 19.

In einer weiteren, ebenfalls nicht gezeichneten, Variante wirkt die ge¬ nannte Stange 13 des Zylinders 7 auf eine Kette, die um ein Kettenrad umläuft, welches koaxial an der Stange 16 befestigt ist. Diese Kette ist durch eine Feder vorgespannt. Die durch die Stange 13 des Zylinders 7 gelieferte Druckkraft wirkt vermindernd auf die Vorspannkraft, wormit die gewünschte Drehung erzeugt wird. Anstelle der Kette kann selbstver¬ ständlich auch ein Drahtseil verwendet werden, das um eine zur Stange 16 koaxiale Trommel umläuft und ebenfalls durch eine Feder vorgespannt ist.

In Fig. 7b ist ein Schnitt durch die Stange 34, die Rohre 35, 36 und die

Platte 37 dargestellt. Montagedetails sind nur als Beispiele dargestellt und können, da nicht erfindungswesentlich, je nach den örtlichen Gege- benheiten anders ausgeführt werden. Allgemein sind die Befestigungen des

Gestells 4 an die Umgebungsstruktur nur schematisch dargestellt.

Selbstverständlich ist eine Vertauschung der beiden Zylinder 6, 7 - im Sinne, dass der Zylinder 6 auf die Fahne 32, der Zylinder 7 auf die Fah¬ ne 31 arbeitet - im Erfindungsgedanken mitenthalten. Eine weitere Anordnung als viertes Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 8 a,b; Fig. 8a in Perspektive, Fig. 8b in schematischer Aufsicht von hin¬ ten. Die Achsen der beiden auch hier vorgesehenen Zylinder 6, 7 sind ost-westlich orientiert. Die den Hub übertragende Stange 13 des Zylin¬ ders 6 ist an einer Säule 38 befestigt, die ihrerseits mit dem Gestell 4 verbunden ist. Die zum Zylinder 6 gehörige Stange 12 ist, wie im vorigen Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7a,b, mittels der Gabel 33 mit der Stan¬ ge 12 des Zylinders 7 gelenkig verbunden. Die Gabel 33 weist ebenfalls eine Stange 34 auf, die in einem in einer zweiten Säule 39 befestigten Rohr 35 gleitet. Die Stange 13 des Zylinders 7 wirkt auf eine Fahne 40, die am Rohr 16 nach Norden hinweisend beispielsweise angeschweisst ist. Die beiden Reflektoren 8 sind hier im wesentlichen nach Norden gerichtet und etwas nach oben gekippt um einen Winkel, der abhängig ist von der geografischen Breite und den örtlichen Gegebenheiten. Zum Ausgleich der Zug- und Druckkräfte der beiden Zylinder 6, 7 sind die Säulen 38, 39 durch eine Strebe 41 verbunden. Um Fehlbesonnungen der Re¬ flektoren 8 zu vermeiden, sind sie mit je einer innenliegenden Abdeck- platte 42 versehen.

Wird am Morgen nur der Zylinder 6 von der Sonne bestrahlt, so überträgt sich sein Hub auf die Gabel 33, die dann auch den Zylinder 7 nach Westen zieht. Die dadurch auf die Fahne 40 wirkende Zugkraft schwenkt das Rohr 16, und damit das Solarpanel 1, um maximal einen rechten Winkel. Die hö¬ her steigende Sonne lässt - wegen des Neigungswinkels der Reflektoren 8 - weniger Energie auf den Zylinder 6 fallen, wodurch der Hub zurückgeht, und das Solarpanel 1 seine Normal läge langsam wieder einnimmt. Der Vor- gang am Nachmittag betrifft nur den Zylinder 7, dessen Hub auf die Fahne 40 eine Druckkraft ausübt und damit das Solarpanel 1 nach Westen ver¬ schwenkt.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist geometrische Vertauschung der Zylinder 6, 7 innerhalb des Erfindungsgedankens: Der Zylinder 7 ist an der Säule 39 befestigt, die Gabel 33 mit der Stange 34 befindet sich auf

der östlichen Seite bei der Säule 38, und der Zylinder 6 arbeitet zwi¬ schen der Gabel 33 und der Fahne 40.

Für alle Ausführungsbeispiele gilt auch, dass die Reflektoren 8 asymme¬ trisch sein können, dergestalt, dass die eine Längswand höher ist als die andere. Tritt damit ein erhöhter Sammeleffekt ein für Sonnenlicht von der einen Seite, so bewirkt diese Form gleichzeitig eine Beschattung von der anderen.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 9 ist eine Variante zu jenem gemäss Fig. 4. Hier ist der Hebel 14 nicht gelenkig ausgeführt, sondern fest mit dem Rohr 16 verbunden. Ferner ist das Rohr 16 oben verkürzt, so dass es entlang seiner Achse 5 auch axial verschieb!ich ist. Normalerweise sitzt das Rohr 16 - infolge seines Gewichtes ganz unten. Dehnen sich die Zylinder 6,7 wegen hoher Umgebungstemperatur aus, ungeachtet der unter¬ schiedlichen Besonnung, so wird das Rohr 16 infolge des gemeinsamen Hu- bes axial nach oben geschoben. Der Rahmen 2 des Solarpanels 1 ist wie in Fig. 4 mittels des Scharniergelenkes 22 am Fuss 21 angelenkt. Am oberen Teil des Rahmens befinden sich zwei weitere horizontale und zueinander koaxiale Scharniergelenke 45, an welchen Streben 46 angelenkt sind, wel¬ che - miteinander verbunden - um ein weiteres horizontales Scharm ' erge- lenk 47 schwenkbar sind. Das Scharniergelenk 47 befindet sich an einem Ring 48, v/elcher um den obersten Teil der Achse 5 drehbar ist, axial je¬ doch unverschieblich ist.

Wird nun das Rohr 16 durch den gemeinsamen Hub der Zylinder 6,7 angeho¬ ben, so schwenken die Streben 41 nach oben aus, wodurch sich im oberen Teil die Distanz des Rahmens 2 zum Rohr 16 verkürzt; mit anderen Worten: Der Rahmen 2 und damit das Solarpanel 1 - werden flacher gestellt. Dies bewirkt Anpassung an die sommerliche Sonnenhöhe.

Je nach Länge der Streben 46 und oder axialen Versetzung der Scharnier¬ gelenke 45 bezüglich des Scharniergelenkes 47 im Zusammenspiel mit dem Temperaturgang der Zylinder 6,7 kann so der jährliche Sonnengang über die Lufttemperatur geführt werden.

Eine Variante zur Drehvorrichtung gemäss den Fig. 1, 4 und 9 zeigt Fig. 10 a, b in zwei Ansichten; Fig. 10 a von der Seite, Fig. 10 b von hin¬ ten. Das axial verschiebliche Rohr 16 gemäss Fig. 9 ruht durch sein Ei- gengewicht auf einem Rohr 49, welches ebenfalls axial verschieblich,

aber nicht drehbar ist. Es wird am Drehen gehindert durch einen Bolzen 50, welcher in einem Schlitz 51 läuft und an der Achse 5 der Vorrichtung befestigt ist. An diesem Rohr 49 ist ein Arm 52 befestigt, welcher eine Seiltrommel 53 mit einem darauf befestigten Schwenkarm 54 trägt. Auf die beiden Enden des Schwenkarms 54 wirken die Stangen 13 der Zylinder 6,7 in der bekannten Weise. Ein Drahtseil 55 läuft um die Seiltrommel 53 und ist beispielsweise durch eine Klemme 56 daran befestigt. Das Drahtseil 55 läuft nach oben über zwei Umlenkrollen 57, welche ebenfalls am Arm 52 drehbar befestigt sind, wird durch sie umgelenkt und läuft dann um eine weitere Seiltrommel 58, welche koaxial mit dem Rohr 16 verbunden ist und worauf das Drahtseil 55 mittels einer weiteren Klemme 56 befestigt. Die Durchmesser der Seiltrommeln 53 und 58 sind so aufeinander abgestimmt, dass der maximale Schwenkbereich des Schwenkarmes 54 der maximal nötigen Drehung des Rohres 16 entspricht. Der Durchmesser der Seiltrommel 53 ist also in aller Regel grösser, als jener der Seiltrommel 58. Selbstverständlich kann der beschriebene Seiltrieb gemäss Fig. 10 a, b durch einen entsprechend dimensionierten Kegelradantrieb ersetzt werden, ohne den Bereich des Erfindungsgedankens zu verlassen. Ferner lässt sich der Seiltrieb gemäss Fig. 10 a, b auch bei den anderen Ausführungsbei- spielen einsetzen mit kleinen Modifikationen, die jedem Fachmann geläu¬ fig sind.

Ist weder das obere Rohr 16, noch das untere Rohr 49 axial verschieblich ausgebildet, so kann der Drehantrieb gemäss Fig. 10 a, b auch für dieje¬ nigen Ausführungsbeispiele eingesetzt werden, bei denen die axiale Ver- Schiebung des oberen Rohres 16 nicht vorgesehen ist, namentlich also bei den Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 1 und 4.

Die Orte, wo die von den Zylindern 6, 7, 23 bewirkten Kräfte entweder an das Gestell 4 oder an eine der Fahnen 17, 32, 40, das genannte Zahrad, den Schwenkarm 54, oder von einer Stange über die Gabel 33 an eine ande- re Stange abgeleitet werden, sind als Kraftanschlüsse bezeichnet. Im Sinne einer Sprechregelung seien ferner die bei den verschiedenen Aus¬ führungsbeispielen eingesetzten Bauelemente, wie Hebel 14, Fahnen 32, 40, Schwenkarm 54, gemeinsam Antriebselemente genannt. Wurde die erfindungsgemässe Nachführvorrichtung bisher ausschliesslich in ihrer Anwendung auf elektrovoltaisehe Sonnenkollektoren beschrieben,

so ist jedoch immer eingeschlossen, dass anstelle des Solarpanels 1 ein thermischer Flachkollektor treten kann, beispielsweise zur Erzeugung heissen Wassers.