DE2755722A1

DE2755722A1 - Nachfuehranlage fuer strahlungsfaenger

Info

Publication number: DE2755722A1
Application number: DE19772755722
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Koester
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1979-06-21

Description

"Nachführanlage für Strahlungsfänger"
Die Erfindung betrifft eine Nac}lführanlage für Strahlungsfanger insbesondere für Reflektoren und oder Kollektoren zur Sonnenenergiegewinnung.
Bei der großmaßstäblichen Nutzung der Sonnenenergie, also z.B. für die Gewinnung von Elektrizität durch das in einem Zentral empfänger verdampfte Flüssigkeitsmedium, liegt infolge der großenNInstrahlungsflächen der größte technische Aufwand in den Nachführanlagen der ReflektorenfläcehXn, die etwa 50' der gesamten baulichen Aufwendung/ausmachen. Die Durchsetzungsfähigkeit der Sonnenenergie ist also im entscheidenden Maße von einer Vereinfachung des technischen Aufwandes für die Nachführung abhängig. Die Problematik solcher Nachführanlagen liegt einerseits in der Notwendigkeit, diese 2-achsig nachzuführen, andererseits in den enormen Windbelastungen, die auf die Reflektorenflächen einwirken und auf die Getriebe übertragen, die durch Elektromotoren angetrieben werden. Die Getriebe und Motoren sind zur Nachführung jeder einzelnen Reflektorenfläche erforderlich und stellen damit einen hohen Aufwand auf der Anlage - und Wartungsseite dar.
Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, ein Nachführsystem zu entwickeln, das durch eine Reduktion und Vereinfachung der Antriebseinrichtungen zur Nachführung einen geringeren technischen Aufwand erfordert und gleichzeitig eine erhöhte Präzision in der Nachführung und Stabilität gegenüber Windbelastungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Strahlungsfänger auf oder in einem kugelförmigen Gebilde befestigt wird, das in alle Richtungen frei drehbar gelagert ist und dieses Gebilde aus einer Kugeloberfläche oder Teilabschnitten derselben erzeugt wird.
Unter kugelförmigen Gebilde ist hier jedes Gebilde zu verstehen, dessen äußere Begrenzungsflächen sich zu einer Kugel ergänzen lassen. Der Vorteil eines solchen Gebildes ist die Auflagerung an verschiedenen Punkten des Kugelumfanges über ein Rollensystem auf einer kreisringförmigen Führungsschiene. Diese Art der Auflagerung macht das System gegen Wind- und Sturmbelastungen stabil.
Der Nachführmechanismus des Reflektors besteht in einem Führungsstab, der im Südpol des kugelförmigen Gebildes mit diesem gelenkig verbunden ist. Der Führungsstab steht über ein Gelenk mit einer hydraulisch betriebenen teleskopartigen Stütze in Verbindung, die durch ein Aus- oder Zusammenfahren das kugelförmige Gebilde im Vertikalkreis dreht. Durch Drehung der teleskopartigen Stütze um eine vertikale Achse wird das kugelförmige Gebilde im Horizontalkreis gedreht.
Durch diese einfache Art der Nachführung werden einzelne Antriebsmaschinen und aufwendige Getriebe entbehrlich.
Ein großes Feld von Nachführanlagen kann mit einer einzigen Hydraulikpumpe und durch einen einzigen Kettenantrieb zur Nachführung veranlaßt und in Bezug auf einen Zentralempfänger ausgerichtet werden.
Bei einer Einzelaufstellung der Nachführanlage oder bei einer sehr großen und schweren Ausführung des kugelförmigen Gebildes wird auf die Steuerung mit Hilfe des Führungsstabes verzichtet. Die kreisringförmige Führungsschiene und ein Teil des vertikalen Durchmessers wird mit einer Schnecke versehen irnd mindestens ein Rollensystem wird als Schneckenantrieb ausgerüstet.
Die Lagerung und Drehung des kugelförmigen Gebildes läßt sich weiter dadurch vereinfachen, daß dieses in einem Flüssigkeitsmedium gelagert wird. Die Führung erfolgt in der Art eines Kugellagers durch schwimmende Kugeln, die beispielsweise in einem Käfig ortsfest und drehbar angeordnet sind.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Nachführanlage werden aus den Figurenerläuterungen ersichtlich.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Nachführanlage Fig. 2 einen Schnitt durch das Rollensystem auf dem das kugelförmige Gebilde aufgelagert ist Fig. 3 einen Schnitt durch eine schwimmende Nachführanlage Fig. 4 die Anordnung mehrerer Nachführanlagen um einen Zentralempfänger Fig. 1 stellt eine typische Nachführanlage im Schnitt dar, die Reflektorenfläche 11 wird durch ein kugelförmiges Gebilde 12 gehalten, welches sich aus kreisringförmigen oder Teilabschnitten von kreisringförmig gebogenen Flächen l3 zusammensetzt. Dieses wird durch ein Rollensystem 14 auf einer kreisIingförmigen Führungsschiene 15 im Horizontalkreis gedreht. Die kreisringförmige Führungsschine 15 wird durch Stützen 16 getragen. Im Südpol des kugelförmigen Gebildes greift über eine Gelenkverbindung 17 ein Führungsstab 18 an. Dieser wird über eine weitere Gelenkverbindung 19 durch eine teleskopartige Stütze 20 zur Bewegung veranlaßt. Die teleskopartige Stütze 20 ist mit einem Zahnrad 21 versehen, durch welches die teleshopartige Stütze 20 durch einen Kettenzug zur Drehung um ihre vertikale Achse 22 gezwungen wird.
Das Aus- und Einfahren der teleskopartigen Stütze 20 erfolgt hydl lisch über eine hier nicht gezeigte Hydrul ikpumpe.
Fig. 2 zeigt das Rollensystem 14 im Detail. Dieses besteht aus zwei um 900 versetzten Rollen 23 und 23a, wobei eine auf der Fiihrungsschiene 15, die andere auf dem kreisringförmigen Gebilde aufsitzt. Um das kugelförmige Gebilde mit der Reflektorenfläche bei starkem Windangriff geGen abheben zu sichern, wird jede Rolle 23 und 23a mit einer Konterrolle 24 und 24a versehen, die jeweils auf der entgegengesetzten Seite der Rolle 23 und 23a angreift.
Fig. 3 zeigt den Schnitt durch eine schwimmende Nachführanlage. nas Führungsprinzip, welches das kugelförmige Gebilde 12 zur Drehung veranlaßt, ist im wesentlichen das Gleiche. Unterschiedlich ist die Ausbildung und Auflagerung dieses kugelförmigen Gebildes 12.
Dieses besteht aus einer geschlossenen, wasserdichten Mantelfläche eines Kugelabschnittes 25 und wird durch schwimmende Kugel 26 in einer kreisringförmigen Führungsschiene geführt. Der kugelförmige Schwimmkörper 25 wird im J;in- bzw. Ausstrahlungsbereieh sinnvollerweise mit einer Klarsichtabdeckung 27 versehen. Das Regenwasser läuft dadurch an der Kugel in das Auftriebsmedium 28 ab. Die Auftriebewanne 29 ist mit einem Uberlauf 30 versehen, damit die Kugel 12 eine präzise Höhenlage beibehält. Um den Schwerpunkt des kugelförmigen Gebildes am tiefsten Punkt der Kugel zu halten, wird an dieser Stelle ein Schwergewicht 31 vorgesehen. Dieses besteht z. B. aus einer Plüssigkeit. Die Auftriebswanne 29 dient gleichzeitig als Schwergewicht für die gesamte Anlage und sichert diese gegen horizontalen Winddruck und macht damit eine Verankerung entbehrlich.
Es können auch mehrere schwimmende kugelförmige Gebilde durch ihre Führungsringe vereint in einem großen Auftriebsbecken angeordnet werden. Sofern die Anlage zur Sonnenenergiegewinnung zum Antrieb von Wärmekraftmaschinen eingesetzt wird, dient das Auftriebsmedium gleichzeitig als Kühlwasser.
Fig. 4 zeigt eine Großanlage zur Sonnenenergiegewinnung mit einer Vielzahl von Nachführanlagen und einen Zentralempfänger 33. Diese werden über einen Kettenzug 32, der die verschiedenen teleskopartigen Stützen miteinander verbindet zur gemeinsamen Drehung gezwungen. An einem zentralen Ort ist eine Hydraulikpumpe angeordnet, die åie verschiedenen teleskopartigen Stützen bedient. Es ist selbstverstandlich, daß auch eine andere Antriebsart und -technik zur Drehung und vertikalen Verschiebung des Pührungsstabes zur Anwendung kommen kann.

Claims

PATENTANSPRUCIIE 4. Nachführanlage für Strahlungsfänger insbesondere für Reflektoren und oder Kollektoren zur Sonnenenergiegewinnung dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsfänger (11) auf oder in einem kugelförmigen Gebilde (12) befestigt wird, das in alle Richtungen frei drehbar gelagert ist und dieses Gebilde aus einer Kugeloberfläche oder Teilabschnitten derselben erzeugt wird.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gebilde (12) durch eine kreisringförmige Führungsschiene (15) bei Drehung in ortsfester Lage gehalten wird. (Fig.l)
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung dieses Gebildes in einem Flüssigkeitsmedium (28) erfolgt. (Fig. 3)
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelförmige Gebilde (12) durch ein Schwergewicht in das Flüssigkeitsmedium (28) gedrückt wird. (Fig. 3)
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwergewicht (31) ein Flüssigkeitsmedium ist.
6. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelförmige Gebilde (12) in der Art eines Kugellagers zentrisch geführt wird.
7. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des kugelförmigen Gebildes in einem Rollensystem (14) erfolgt, das diesem ermöglicht, im Vertikalkreis und im Horizontalkreis gleichzeitig zu drehen.
8. Anlage nach den Ansprüchen 1, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rollensystem aus zwei um 90° versetzten Rollen (23) besteht, wobei eine Rolle auf der kreisringförmigen Führungsschiene im Horizontalkreis dreht, die andere Rolle das Auflager für das kugelförmige Gebilde bietet, das sich auf diesen Rollen im Vertikalkreis dreht.
(Fig. 2) 9. Anlage nach mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das kugelförmige Gebilde (12) durch einen Führungsstab (18) zur Drehung veranlaßt wird, der über eine gelenkige Verbindung (17) angreift.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt in Südpol des kugelförmigen Gebildes bei horizontaler Lage des Strahlungsfängers (11) gelegen ist.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Führungsstab (18) eine abknickbare Verlängerung einer teleskopartigen Stütze (20) ist, und diese teleskopartige Stütze (20) so angeordnet ist, daß ihre verlängerte mittlere Achse (22) durch den geometrischen Mittelpunkt des kugelförmigen Gebildes verläuft.
12. Anlage nach Anspruch 10, dadurchgekennzeichnet, daß die teleskopartige Stütze (20) um ihre Mittelachse (22) drehbar gelagert ist und durch Drehung um ihre Mittelachse (22) über den abknickbaren Führungsstab (18) das kugelförmige Gebilde (12) in der Horizontalen dreht.
13. Anlage nach mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Nachführanlagen in der Gruppe gesteuert werden.
14. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus- und Einfahren der teleskopartigen Stützen (20) hydraulisch erfolgt.
15. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des kugelförmigen Gebildes im Horizontal- und Vertikalkreis durch einen Antrieb des Rollensystems (14) erfolgt.
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisringförmige Führungsring (15) sowie ein Teilabschnitt eines vertikalen Durchmessers (13) des kugelförmigen Gebildes (12) mit je einer Schnecke versehen sind und das Rollensystem (14) als Schneckenantrieb ausgebildet ist.
17. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftriebsmedium als Kühlflüssigkeit verwendet wird.