AT513046B1 - Verfahren zur Herstellung eines Filmscharniers zur schwenkbaren Lagerung eines dem Sonnenstand nachführbaren Elementes eines Solarsystems - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Filmscharniers (2) zur schwenkbaren Lagerung eines dem Sonnenstand nachführbaren Elementes (3) an einer Tragstruktur (1) eines Solarsystems.Das Filmscharnier (2) wird aus einem das Element (3) mit der Tragstruktur (1) verbindenden Kleber (5) gebildet, welcher durch eine Form (6) zumindest in seinem mittleren Bereich einen definierten, das Scharnier bildenden Querschnitt erhält

Description

österreichisches Patentamt AT513 046B1 2014-01-15

Beschreibung

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES FILMSCHARNIERS ZUR SCHWENKBAREN LAGERUNG EINES DEM SONNENSTAND NACHFÜHRBAREN ELEMENTES EINES SOLARSYSTEMS UND SCHWENKBAR GELAGERTES ELEMENT

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filmscharniers zur schwenkbaren Lagerung eines dem Sonnenstand nachführbaren Elementes an einer Tragstruktur eines Solarsystems und ein dem Sonnenstand nachführbares an einer Tragstruktur eines Solarsystems mittels zumindest eines Filmscharniers schwenkbar gelagertes Element.

[0002] In konzentrierenden Solar- Kollektor- Systemen werden die Spiegelelemente stets derart zur Sonne ausgerichtet, dass das von einer Vielzahl von Spiegeln reflektierte Sonnenlicht fokussiert auf einen Receiver trifft. Aus dem Stand der Technik ist eine Anzahl unterschiedlicher Nachführ- und Receiver- Systeme bekannt, die üblicherweise in linienfokussierende und in punktfokussierende Systeme unterteilt sind. Während die linienfokussierenden Systeme eine einachsige Nachführung benötigen, kommt bei punktfokussierenden Systemen eine zweiachsige Nachführung zur Anwendung. Der Receiver kann mit einem Wärmeträgermedium, im Allgemeinen ein Wasser-Dampfgemisch, mit Thermoöl oder auch einer Salzlösung betrieben werden, aber auch aus einem Fotovoltaik Element bestehen. Je nach der Ausführung des Receiver- Systems unterscheidet man konzentrierte solarthermische Systeme, im Englischen CSP (Concentrated Solar Power) und konzentrierte Fotovoltaik- Systeme, im Englischen CPV (Con-centrated Photovoltaics).

[0003] Nachführungssysteme werden auch zur Steigerung der Effizient von Fotovoltaik-Systemen ohne Konzentrator (PV-Systeme) eingesetzt. Im Stand der Technik gibt es auch bei diesen Systemen einachsige und zweiachsige Ausführungen.

[0004] Aus der WO 2012 025356 A1 ist ein Spiegelmodul eines Fresnel-Solar-Kollektor-Sys-tems mit einer Vielzahl von parallel zueinander auf einer Trägerplatte schwenkbar gelagerten Spiegelelementen bekannt, welche das Sonnenlicht auf eine über dem Spiegelmodul erhöht gelagerte Receiver Einheit fokussieren. Die Spiegelelemente sind an der Trägerplatte zumindest im Wesentlichen über ihre gesamte Länge schwenkbar gelagert, wobei die schwenkbare Lagerung als Filmscharnier bzw. Filmscharniere ausgeführt ist. Die Spiegel können aus dünnwandigen Hohlprofilen, beispielsweise aus Stahl, mit aufgeklebten Dünnglasspiegeln bestehen. Die Tragplatte kann eine Stahlblech- Sandwichplatte mit einem geschäumten Kern sein. Die Filmscharniere können Kunststoffteile sein, die mit dem jeweiligen Spiegel und der Trägerplatte beispielsweise durch Verklebung oder durch ein Nut-Feder- System verbunden werden.

[0005] Die präzise Ausrichtung der dem Sonnenstand nachzuführenden Elemente der Solarsysteme, beispielsweise der Spiegelstreifen, stellt hohe Anforderungen an die Präzision der einzelnen Komponenten, insbesondere auch an die Präzision der Filmscharniere, damit diese die Elemente exakt positionieren können. Eine hohe Präzision ist hinsichtlich der Höhe der Filmscharniere und der Lage der durch die Filmscharniere gebildeten Achse, welche für den optischen Wirkungsgrad der Anlage von Bedeutung ist, erforderlich. Ein Nut-Feder- System könnte diese hohen Anforderungen nur dann erfüllen, wenn die Nut nachträglich in die fertige Struktur eingebracht wird. Dies ist jedoch wirtschaftlich unrentabel. Bei einer Verklebung müssen zwei gesonderte Klebevorgänge hintereinander oder gleichzeitig durchgeführt werden, damit das Filmscharnier mit den Bauteilen verbunden werden kann. Insbesondere eine gleichzeitige Verklebung erfordert in einer automatischen Fertigung einen komplexen Aufwand, der auf rentable Weise nicht realisierbar ist.

[0006] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Filmscharniers zur Lagerung eines dem Sonnenstand nachführbaren Elementes eines Solarsystems zur Verfügung zu stellen, mit welchen sich Filmscharniere mit hochpräzisem Querschnitt, auch unter Ausgleich etwaiger vorhandener Toleranzen des Elementes und der Tragstruktur, hersteilen lassen. 1 /8 österreichisches Patentamt AT513 046B1 2014-01-15 [0007] Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Filmscharnier aus einem das Element mit der Tragstruktur verbindenden Kleber gebildet wird, welcher durch eine Form zumindest in seinem mittleren Bereich einen definierten, das Scharnier bildenden Querschnitt erhält.

[0008] Gemäß der Erfindung verbindet der Kleber das Element mit der Tragstruktur und bildet gleichzeitig das Filmscharnier. Durch die Bildung des Filmscharniers mit einer Form lässt sich eine hohe Präzision des Filmscharnierquerschnitts erzielen.

[0009] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Kleber als Kleberstrang, demnach pastöser Form, auf die Tragstruktur aufgebracht. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, entweder am Kleberstrang zuerst das Element und anschließend die Form zu positionieren oder zuerst die Form und anschließend das Element. Beide Varianten lassen sich auf rationelle und automatisierbare Weise durchführen.

[0010] Die Form kann entfernt werden sobald der Kleber zumindest soweit ausgehärtet ist, dass sich die Form abziehen lässt ohne den Querschnitt des gebildeten Filmscharniers zu verändern. Selbstverständlich kann auch abgewartet werden, bis der Kleber zur Gänze ausgehärtet ist und das gebildete Filmscharnier tragfähig ist.

[0011] Die Form weist bei einer Ausführungsform der Erfindung zwei Formteile auf, die jeweils mit einer V-förmigen oder U-förmigen Formfläche versehen sind, wobei die Formflächen am Kleber das Filmscharnier ausbilden. V- oder U-förmige Formflächen gestatten eine besonders exakte Ausbildung des Querschnittes des Filmscharniers.

[0012] Es ist von Vorteil, wenn der Kleberstrang in einer Länge aufgebracht wird, die kürzer ist als die Formteile. Auf diese Weise kann sich der Kleber in Längsrichtung der Form etwas ausbreiten bzw. verteilen.

[0013] Die Formteile können nun bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung derart ausgeführt sein, dass die Formflächen gemeinsam mit dem Element und der Tragstruktur im Querschnitt einen Raum umschließen. Bei dieser Ausführungsform sind daher die Formteile derart gestaltet, dass sie mit dem Element und der Tragstruktur in Kontakt kommen. Diese Ausführung gestattet eine besonders exakte Ausbildung des Querschnittes des Filmscharniers.

[0014] Die Form bzw. ihre Formteile können ferner das Element gegenüber der Tragstruktur in Position halten bzw. in einer bestimmten Position fixieren, sodass keine gesonderten Halterungen für das Element während des Ausbildens des Filmscharniers erforderlich sind.

[0015] Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Kleber in dem vom Element, der Tragstruktur und der Form bzw. deren Formteilen gebildeten Raum eingebracht. Bei dieser Ausführungsform kann ein Kleber verwendet werden, der eine geringe Viskosität aufweist.

[0016] Um den Kleber bei dieser Ausführungsvariante einzubringen, wird zumindest eine Öffnung in der Tragstruktur, im Element oder in der Form ausgebildet.

[0017] Um ein leichtes Entformen sicherzustellen, ist es von Vorteil, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die mit dem Kleber in Kontakt kommenden Formflächen mit einer Beschichtung versehen oder aus einem Material hergestellt sind, welches bzw. welcher am Kleber nicht haftet. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, die Formflächen durch gegebenenfalls am gebildeten Filmscharnier haftend bleibende Folien vom Kleber zu separieren.

[0018] Die Erfindung betrifft ferner ein dem Sonnenstand nachführbares an einer Tragstruktur eines Solarsystems mittels zumindest eines, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Filmscharniers schwenkbar gelagertes Element.

[0019] Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen [0020] Fig. 1 eine Ansicht mehrerer auf einer Tragstruktur gelagerter, dem Sonnen stand nachführbarer Elemente, 2/8 österreichisches Patentamt AT513 046B1 2014-01-15 [0021] Fig. 2a bis 2f Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Filmscharniers für ein

Element und das hergestellte Filmscharnier (Fig. 2f) und [0022] Fig. 3 die Herstellung von in Abschnitten angeordneten Filmscharnieren.

[0023] Die Erfindung befasst sich mit der Herstellung von Filmscharnieren zur schwenkbaren Lagerung von langgestreckten, insbesondere rechteckig bzw. streifenförmig und eben ausgeführten Elementen 3. Wie Fig. 1 zeigt sind die Elemente 3 auf einer Tragstruktur 1, beispielsweise einer Tragplatte, parallel zueinander angeordnet und insbesondere entlang ihrer Mittellängsachsen 4 an der Tragstruktur 1 schwenkbar gelagert. Die Elemente 3 können bei einer Verwendung im Fotovoltaik- Bereich aus länglichen Fotovoltaik-Modulen bestehen, deren Oberflächen vorzugsweise senkrecht zum aktuellen Stand der Sonne ausgerichtet werden sollen. Die Elemente 3 können ferner Spiegel bzw. mit Reflexionsbeschichtungen versehene Komponenten für ein Solar- Kollektor- System sein, beispielsweise für ein konzentriertes solarthermisches System (CSP) oder ein konzentriertes Fotovoltaik- System (CPV). Bei solchen Systemen werden die Elemente 3 derart positioniert, dass die von ihnen bzw. ihren Spiegeln reflektierten Sonnenstrahlen einen nicht dargestellten Receiver treffen. Bei sämtlichen Varianten können die Elemente mittels nicht dargestellter Mechanismen zumindest in Gruppen aneinander gekoppelt sein und gemeinsam dem Sonnenstand entsprechend ausgerichtet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Elemente 3 einzeln dem Sonnenstand nachgeführt werden. Die Tragstruktur 1 kann eine Kunststoffplatte eine Sandwich Konstruktion aus Metall und Kunststoff, eine Fachwerkskonstruktion oder die Fassade oder das Dach eines Gebäudes sein.

[0024] Jedes Element 3 ist mittels zumindest eines Filmscharniers 2 an der Tragstruktur 1 schwenkbar gelagert. Es kann daher pro Element 3 ein einziges Filmscharnier 2 vorgesehen sein, welches insbesondere über die gesamte oder über einen Großteil der Länge des Elementes 3 verläuft. Alternativ dazu ist es möglich, mehrere Filmscharniere 2 in einigen Längsabschnitten des Elementes 3 vorzusehen, wobei die Filmscharniere 2 voneinander beabstandet sind. Der gegenseitige Abstand richtet sich nach den Anforderungen hinsichtlich der Tragfähigkeit der Filmscharniere 2.

[0025] Die Figuren 2a bis 2f zeigen schematisch Schritte des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens für ein Filmscharnier 2. Die Tragstruktur 1 ist mit einer Rippe 1a versehen, die eine vorzugsweise, ebene Aufbringfläche 1b für einen Kleber 5 zur Verfügung stellt. Die Rippe 1a ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel im Querschnitt trapezförmig ausgeführt, kann jedoch eine beliebige andere geeignete Querschnittsform aufweisen. Auf die Aufbringfläche 1b wird in Längsrichtung ein Kleberstrang 5a aufgebracht, wie es in Fig. 2a gezeigt ist. Durch ein leichtes Andrücken des Elementes 3 wird zwischen der Tragstruktur 1 und dem Element 3 über den Kleberstrang 5a eine Verbindung hergestellt, wie es in Fig. 2b gezeigt ist. Im nächsten, in Fig. 2c gezeigten Schritt, wird an die beiden Längsseiten des Kleberstranges 5a eine Form 6 bestehend aus zwei Formteilen 6a und 6b herangeführt und an den Kleberstrang 5a angepresst. Falls erforderlich wird vor dem Anpressen der Formteile 6a, 6b das Element 3 ohne Ablösen vom Kleberstrang 5a etwas angehoben und beispielsweise mittels einer nicht gezeigten Halterung fixiert. Es ist auch möglich, zuerst den Kleberstrang 5a mit den Formteilen 6a, 6b in Kontakt zu bringen und zu verformen und anschließend das Element 3 zu positionieren. Die Formteile 6a und 6b weisen im Querschnitt V-förmig oder U-förmig vorstehende Formflächen 7a und 7b auf, welche mit dem Kleberstrang 5a in Kontakt gebracht werden. Die Formteile 6a und 6b werden dabei soweit aufeinander zubewegt, dass zwischen den Kanten der V-förmigen Formflächen 7a und 7b das eigentliche Scharnier, eine dünne Kleberschicht, verbleibt, wobei der Kleberstrang 5a, wie es Fig. 2d zeigt, im Querschnitt im Wesentlichen die Form einer Sanduhr annimmt. Die beiden Formteile 6a und 6b gewährleisten daher, dass im entscheidenden mittleren Bereich 8 des Kleberstranges 5a ein exakt definierter Querschnitt des Filmscharniers 2 erzielt wird. Die Formteile 6a und 6b bleiben bis zur ausreichenden Aushärtung des Klebers 5 in ihrer Position und werden dann entfernt. Zum Zeitpunkt der Abnahme der Formteile 6a und 6b soll der Kleber 5 soweit ausgehärtet sein, dass zumindest der durch die Formgebung erzielte Querschnitt stabil bleibt und der Kleber 5 sich mit den Formteilen 6a und 6b nicht vernetzt. Um ein unerwünschtes Anhaften von Kleber 5 an den Formflächen 7a und 7b zu vermeiden können 3/8 österreichisches Patentamt AT513 046B1 2014-01-15 diese entsprechend beschichtet sein.

[0026] Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer plattenförmigen Tragstruktur 1 mit einer Rippe 1a, mit einer Aufbringfläche 1b, einem Element 3 und zwei bereits erstellten Filmscharnieren 2. Bei jedem Filmscharnier 2 sind noch die beiden Formteile 6a und 6b positioniert. Wie dargestellt ist es vorteilhaft, wenn die beiden Formteile 6a und 6b länger ausgeführt sind als der aufgebrachte Kleberstrang 5a, so dass sich beim Pressvorgang der Kleber 5 in Längsrichtung ausbreiten kann. Die Formteile 6a und 6b können daher vorzugsweise auch derart ausgeführt werden, dass sie das gebildete Filmscharnier 2 seitlich komplett bedecken und das Element 3 abstützen, sodass keine Halterung für das Element 3 erforderlich ist.

[0027] Fig. 3 zeigt ferner eine alternative Ausführungsform mit zumindest einer Öffnung 9 in der Tragstruktur 1 bzw. der Rippe 1a, sodass der Kleber 5 bei bereits positionierten Formteilen 6a und 6b durch die Öffnungen 8 in den zwischen dem Element 3, den Formteilen 6a und 6b und der Tragstruktur 1 gebildeten Hohlraum eingebracht werden kann. Alternativ ist es möglich, eine oder mehrere Öffnungen in den Formteilen 6a, 6b oder im Element 3 anzubringen, um von hier den Kleber 5 in den Hohlraum bei bereits positionierten Formteilen 6a und 6b einzubringen. Ein Verschließen der Öffnungen nach Einbringen des Klebers 5 kann vorgesehen sein.

[0028] Wie bereits erwähnt, können die Formflächen 7a und 7b der Formteile 6a, 6b entsprechend beschichtet sein, um ein Ankleben des Klebers 5 zu vermeiden. Alternativ kann vorgesehen sein, auf die Formflächen 7a, 7b eine dünne, an den Formteilen 6a, 6b nicht oder nur geringfügig haftende Folie zu applizieren, welche die Funktion der Filmscharniere 2 nicht beeinflusst und die auf den gebildeten Filmscharnieren 2 haften bleiben kann.

[0029] Als Kleber kommen Silikon basierte Klebstoffe, Silan modifizierte Polymer, ferner Kleber auf Polyurethanbasis und dergleichen in Frage.

BEZUGSZIFFERNLISTE 1 Tragstruktur 1a Rippe 1b Aufbringfläche 2 Filmscharnier 3 Element 4 Mittellängsachse 5 Kleber 5a Kleberstrang 6 Form 6a, 6b Formteil 7a, 7b Formfläche 8 mittlerer Bereich 9 Öffnung 4/8

Claims (14)

1. österreichisches Patentamt AT 513 046 B1 2014-01 -15 Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Filmscharniers (2) zur schwenkbaren Lagerung eines dem Sonnenstand nachführbaren Elementes(3) an einer Tragstruktur (1) eines Solarsystems, dadurch gekennzeichnet, dass das Filmscharnier (2) aus einem das Element (3) mit der Tragstruktur (1) verbindenden Kleber (5) gebildet wird, welcher durch eine Form (6) zumindest in seinem mittleren Bereich einen definierten, das Scharnier bildenden Querschnitt erhält.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber (5) als Kleberstrang (5a) auf die Tragstruktur (1) aufgebracht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Kleberstrang (5) das Element (3) und anschließend die Form (6) positioniert werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Kleberstrang (5) die Form (6) und anschließend das Element (3) positioniert werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (6) entfernt wird, wenn der Kleber (5) zumindest soweit ausgehärtet ist, dass die Form (6) ohne eine Veränderung des Querschnittes des gebildeten Filmscharniers (2) abgezogen werden kann.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (6) zwei Formteile (6a, 6b) aufweist, die jeweils mit einer V-förmigen oder U-förmigen Formfläche (7a, 7b) versehen sind, wobei die Formflächen (7a, 7b) am Kleber (5) das Filmscharnier (2) ausbilden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleberstrang (5a) in einer Länge aufgebracht wird, die kürzer ist als die Formteile (6a, 6b).
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (6a, 6b) bzw. ihre Formflächen (7a, 7b) gemeinsam mit dem Element (3) und der Tragstruktur (1), im Querschnitt betrachtet, einen Raum umschließen.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (6) bzw. die Formteile (6a, 6b) das Element (3) gegenüber der Tragstruktur (1) in Position halten.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber (5) in dem vom Element (3), der Tragstruktur (1) und der Form (6) bzw. deren Formteilen (6a, 6b) gebildeten Raum eingebracht wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber (5) über zumindest eine Öffnung (9), welche in der Tragstruktur (1), im Element (3) oder in der Form (6) ausgebildet ist, eingebracht wird.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Kleber (5) in Kontakt kommenden Formflächen (7a, 7b) mit einer Beschichtung versehen oder aus einem Material hergestellt sind, welches bzw. welcher am Kleber (5) nicht haftet.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Formflächen (7a, 7b) durch gegebenenfalls am gebildeten Filmscharnier (2) haften bleibende Folien vom Kleber (5) separiert sind.
14. 14. Dem Sonnenstand nachführbares an einer Tragstruktur (1) eines Solarsystems mittels zumindest eines Filmscharniers (2) schwenkbar gelagertes Element (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Filmscharnier (2) nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 5/8