DE3216844A1

DE3216844A1 - Zusamengesetzte spiegelanordnung und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE3216844A1
Application number: DE19823216844
Authority: DE
Inventors: Pierre 6290 Ham-sur-Heure Laroche; Francois 6110 Montigny-Le-Tilleul Toussaint
Original assignee: Glaverbel Belgium SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 1981-08-21
Filing date: 1982-05-05
Publication date: 1983-03-03
Also published as: FR2511775A1; FR2511775B1; JPH0548443B2; GB2104444B; BE893050A; ES265557U; GB2104444A; ES512606A0; JPS5835360A; US4465734A; ES8306688A1

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand.

Zusammengesetzte Spiegelanordnungen sind für viele Zwecke verwendbar und eine zunehmende Anwendbarkeit ergibt sich auf dem Gebiete der Sonenenergxekollektoren.

Gemäß einer Form solcher Sonnenenergie- übertragenden Istallationen werden auf Trägern montierte Spiegel um ein Geländegebiet verteilt. Jeder Träger kann Spiegel von mehreren Quadratmetern Fläche tragen und es können z.B. hundert oder mehr Träger um ein Geländegebiet von bis zu mehreren Hektar Fläche verteilt sein. Alle diese Spiegel sind so angeordnet, daß sie z.B. Sonnenenergie auf eine Energiesammeifläche eines Dampfgenerators reflektieren, der zum Antrieb eines Turbogenerators befähigt ist. Damit die Spiegel Sonnenlicht kontinuierlich auf die Energiesammeifläche reflektieren können während der Wanderung der Sonne über den Himmel, sind die Spiegelträger mit Mitteln zur Einstellung der Orientierung der Spiegel um vertikale und horizontale Achsen ausgestattet. Die Kombination eines solchen Spiegels und Trägers ist als ein Heliostat bekannt. Derartige Spiegel können flach oder gekrümmt sein.

Die Effizienz und die Kosten einer derartigen Sonnen- ■ energie- übertragenden Installation hängen von mehreren Faktoren ab, unter anderem von den Eigenschaften der Heliostatspiegel.

Es ist selbstverständlich wünschenswert, daß ein Solarspiegel ein hohes Reflexionsvermögen hat und daß dieses Reflexionsvermögen gegen Wettereinwirkung beständig ist, um dem Spiegel eine lange Betriebslebensdauer zu sichern. Es ist ferner erstrebenswert, daß der Spiegel von leichtem Gewicht ist, da eine geringe Trägheit das Einstellen auf die Sonnenbahn erleichtert und da auch die Kosten für den Heliostatträger reduziert werden können. Um aber sicher zu stellen, daß der Spiegel befähigt ist, Sonnenlicht kontinuierlich auf eine Kollektorfläche zu reflektieren, muß der Spiegel praktisch steif und fest sein. Ein Heliostatspiegel kann z.B. 100 m oder mehr von dem Kollektor entfernt installiert sein, so daß selbst eine ziemlich geringe Bewegung oder Deformation des Spiegels , z.B. aufgrund von Windstößen, das reflektierte Sonnenlicht von der Kollektorfläche ablenken kann.

Zusammengesetzte Spiegelanordnungen, die leicht an Gewicht, steif und wetterfest sind, können auch für andere Verwendungszwecke dienen, z.B. als Gebäudebauteilen.

Es ist bekannt, Spiegelanordnungen von Schaum- Sandwichkonstruktionen herzustellen, doch erlauben es die bekannten Konstruktionsverfahren nicht, die heutzutage oftmals geforderten standardisierten Produkte mit der nötigen Verlässlichkeit zu erzielen . Probleme ergeben sich insbesondere im Bezug auf Erzielung einer hohen optischen und mechanischen Vollkommenheit der zusammengesetzten Struktur zusammen mit einer genauen Übereinstimmung mit vorgeschriebenen Dirnansionanormon.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Mittel Und Wege anzugeben, mit deren Hilfe leichtgewichtige zusammengesetzte Spiegelanordnungen mit Schaum- Sandwichkonstruktion in industriellem Maßstab in reproduzierbarer Weise herstellbar sind, die hohen Anforderungen an Genauigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber optischer Schädigung durch Witterungseinflüsse genügen.

Diese Aufgabe ist durch das im Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren lösbar, das Spiegelanordnungen obigen Typs ergibt.

Gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung von leichtgewichtigen Schaum- Sanwichstrukturen durch Bildung anhaftender Außenschichten auf eine vorgeformte Schaumschicht unterscheidet sich die anmeldungsgemäß angewandte Herstellungsweise erheblich von dieser bekannten Praxis und sie führt auch zu wesentlichen Vorteilen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das schäumbare Kunststoffmaterial in situ geschäumt, während die zur Sandwichbildung dienenden Außenschichten zwischen Preßformen eingebracht werden, die deren endgültige Lage und Orientierung bestimmen. Dieses Schäumen in situ durch Pressen der Außenschichten der Spiegelanordnung in enge Übereinstimmung mit den Preßformflächen sichert eine korrekte geometrische Ausgestaltung des Endprodukts und trägt hochgradig zu einer festen und verlässlichen Bindung der es aufbauenden Elemente bei. Das Verfahren eignet sich zur Herstellung von Spiegelanordnungen mit verschiedenen Oberflächenprofilen, die durch die Preßformen bestimmt werden. Die Vorzüge dieses Verfahrens treten insbesondere bei der Herstellung von Spiegelanordnungen mit gekrümmten Spiegeln zu Tage.

3216344

Das Laminieren des Spiegels an die erste Stützplatte vor der Herstellung der Schaum- Sandwichstruktur erweist sich von Haus aus als vorteilhaft, da es das Risiko des Brechens der Glasscheibe während der Bildung der Sandwichstruktur vermindert. Ein solches Risiko ist dann erheblich, wenn eine dünne Glasscheibe großen Ausmaßes verwendet wird. Die Herstellung des Laminats vor dessen Einsatz zur Erzeugung der Schaum-Sandwichstruktur ist auch insofern vorteilhaft, weil es die Möglichheit eröffnet, eine besondere Aufmerksamkeit der ausgesprochen wichtigen Bindung zwischen dem Spiegel und der ersten Stützplatte zu widmen. Im fertigen Produkt schützt die erste Stützplatte den reflektierenden Überzug gegen auf Witterungseinflüsse zurückzuführende Schädigungen oder sie trägt zum Schütze gegen derartige Schäden bei.

Das Hauptanwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Spiegelanordnungen ist ihr Einsatz als Solarreflektoren und insbesondere als Solarkonzentratoren, bei denen es sich um konkav gekrümmte Solarreflektoren handelt.

Die Frontglasscheibe hat vorzugsweise eine Dicke von höchstens 1,5 mm und dieses Merkmal trägt nicht nur zum leichten Gewicht der Spiegelanordnung bei, sondern hat auch noch den Vorteil, daß deren Reflexionsvermögen verbessert wird, da der Lichtweg durch das Glasmaterial kürzer ist als bei Verwendung dickerer Scheiben, so daß weniger Energie durch die Glasscheibe absorbiert wird, und das das Auftreten von Doppelbildern aufgrund von Reflexion von der vorderen

und rückwertigen Oberfläche der Glasscheibe ebenfalls vermindert wird.

Jede der beiden Stützplatten besteht vorteilhafterweise aus einem Material, das einen Young's Elastizitätsmodul

von mindestens 10, vorzugsweise von mindestens 50 GN/m aufweist. Dies fördert die Festigkeit und Steifigkeit einer zusammengesetzten Sandwichstruktur des erfindungsgemäßen Typs. Außerdem ist die Verwendung einer derartigen Platte als erste Stützplatte auch insofern vorteilhaft, als sie eine gute Träger- und Schutzwirkung gegen das Zerbrechen der Glasscheibe während der vorbereitenden Handhabung für und während ihrem Einbringen zwischen die Preßformen und beim Schäumen und Härten des Kunststoffs verleiht.

Die Stützplatten können aus verschiedenen wasserbeständigen Materialien bestehen, z.B. aus faserverstärkten Kunststoff materialien, insbesondere aus Glasfaser -verstärkten Kunststoffmaterialien, und sie können aus den gleichen oder aus verschiedenen Materialien aufgebaut sein, wobei sie der Einfachheit halber vorzugsweise aus den gleichen Materialien bestehen.

Vorzugsweise ist mindestens die erste Stützplatte eine Metallplatte oder- folie» Das verwendete.Metall kann z.B. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung sein, doch besteht in vorteilhafter Weise die oder mindestens eine der Metallstützplatten aus Stahl, vorzugsweise aus galvanisiertem Stahl, um ihn gegen Korrosion zu schützen. Ein weiterer Schutz gegen Korrosion kann durch Anbringung anderer Schutzüberzüge auf die Metallplatten erfolgen, wenn solche verwendet werden; so kann z. B.

- 15 -

die äußere Oberfläche der zweiten Stützplatte, wenn sie aus Stahl besteht, mit einer Schicht aus Siliconpolyester überzogen sein.

Um einen guten Kompromiss zwischen Festigkeit und Gewicht zu erzielen, hat die oder mindestens eine dieser Metallplatten vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,5 bis

"i

1,0 mm.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Glasscheibe und die erste Stützplatte unter Bildung eines flachen Laminats miteinander verbunden, da es sehr viel einfacher ist, ein flaches Laminat als ein gekrümmtes Laminat zu bilden.

Die Bildung eines derartigen flachen Laminats ist nicht nur zur Herstellung einer flachen Schaumsandwich- Spiegelanordnung verwendbar, sondern (bei geeigneter Zusammenseztung des Laminats) auch zur Herstellung von gekrümmten Spiegelanordnungen. Gekrümmte Spiegelanordnungen, z.B. zylindrisch oder parabolisch- gekrümmte Spiegelanordnungen sind besonders wichtig zum Einsatz als Solarkonzentratoren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine zusammengesetzte Spiegelanordnung mit gekrümmten Spiegel dadurch hergestellt, daß zuerst ein aus Spiegel und Stützplatte bestehendes Laminat gebildet wird, wobei die Laminatschichten so ausgewählt und miteinander verbunden sind, daß das Laminat in einen gekrümmten oder in höherem Maße gekrümmten Zustand, wie er im Endprodukt erforderlich ist, sicher gebogen werden kann.

Vorzugsweise sind die Laminatschichten so ausgewählt und miteinander verbunden, daß die neutrale Biegefläche des

"!- Γ:·-. ·>·:* »^: 321 684A

- 16 -

Laminats außerhalb der Dicke der Glasscheibe liegt, wenn das Laminat innerhalb der Elastizitätsgrenzen der es aufbauenden Schichten unter Bildung eines konkaven oder in höherem Maße konkaven Reflektors gebogen wird. Es erweist sich als besonders vorteilhaft, ein von Natur aus flaches Laminat zur Verwendung als Komponente bei der Herstellung einer zusammengesetzten Spiegelanordnung zu bilden, in welcher dieses Laminat in gebogenen Zustand gehalten wird.

In der angegebenen Weise gewonnene flache Laminate können als Standardkomponenten bei der Herstellung von sowohl planen Reflektoren als auch konkaven Reflektoren der gleichen oder unterschiedlicher Brennweiten dienen. Dies ist von besonderer Bedeutung für die Praxis, da es eine größere ProduktionsStandardisierung ermöglicht.

Da die neutrale Biegungsfläche des Laminats außerhalb der Dicke der Glasscheibe liegt, ist die Scheibe Kompressionskräften und nicht Zugkräften unterworfen, wenn sie in dieser Weise gebogen wird. Bekanntlich halten Glasmaterialien in der Regel Kompressionskräften besser Stand als Zugkräften ohne zu brechen.

Eine besonders bevorzugte Art, ein derartiges flexibles Laminat herzustellen, besteht in dessen Ausbildung als flexibler Strahlungsenergiereflektor, wie dies in der GB-Patentveröffeiiitlichung 20 42 761 A beschrieben wird, auf die hier besonders Bezug genommen wird.

Vorzugsweise handelt es sich beim schäumbaren Material um ein solches, das zu einem Schaum mit geschlossenen Zellen führt. Auf diese Weise wird der Zutritt von Wasser

in den Schaumkörper dauerhaft verhindert.

Beim verwendeten schäumbaren Material kann es sich um ein beliebiges Material handeln, das einen Schaum mit geeigneten Eigenschaften ergibt, doch handelt es sich vorzugsweise um einen Polyurethanschaum. Derartige Materialien sind vielseitig verfügbar.

Vorzugsweise liegt die Dichte der gebildeten Schaumschicht zwischen 50 und 80, vorzugsweise zwischen und 80 kg/m . Wahlweise oder zusätzlich hat der gehärtete Schaum vorzugsweise eine Kompressionsfestig-

2 keit bei 10 % Deformation von mindestens 50 N/cm und seine Kompressionsfestigkeit beträgt vorzugsweise

2
nicht mehr als 200 N/cm . Diese Merkmale bewirken eine angemessene Steifigkeit der Spiegelanordnung, ohne sie unnötig schwer zu machen, und insbesondere erlauben sie die Erzielung eines guten und wirksamen Kompromisses zwischen dem Gewicht der Spiegelanordnung und deren Widerstandsfähigkeit gegen Ver&iegung aufgrund von Winddruck.

Die Dicke der gebildeten Schaumschicht liegt vorzugsweise zwischen 30 und 55 mm. Dies ergibt einen guten Kompromiss zwischen Festigkeit und Leichtigkeit der Handhabung.

Vorzugsweise ist zumindest eine der Stützplatten mit einer Grundierung versehen, um die Haftung des geschäumten Plastikmaterials zu fördern. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn eine

:^z°°*~i l^l'\ - 1"Ί" J 321684A

oder beide Stützplatten aus Metall sind» Beim verwendeten Grundiermittel handelt es sich vorzugsweise um ein Epoxyharz.

Die Stützplatten werden vorzugsweise vor dem Einspritzen des Schaums im Abstand voneinander gehalten durch einen oder mehrere Abstandshalter. Dadurch wird ein bequemer Zwischenraum zwischen den Platten . zum Einspritzen des schäumbaren Kunststoffmaterials geschaffen. Derartige Abstandshalter sind vorzugsweise nur an der zweiten Stützplatte befestigt, so daß sie von der ersten Stützplatte weichen können, wenn sich der Schaumdruck aufbaut während der Bildung der zusammengesetzten Sandwichstruktur. Dadurch wird das Risiko vermieden, daß der Spiegel durch Krafteinwirkungen, die durch die Abstandshalter übertragen werden, deformiert wird. Vorzugsweise werden vor dem Einspritzen des schäumbaren Materials das Laminat und die zweite Stützplatte durch an den Kanten mindestens einer der Stützplatten gebildete Schenkel im Abstand voneinander gehalten. Diese Maßnahme ist sehr einfach und bequem und erfordert nicht die Verwendung irgendwelcher zustätzlicher Abstandshalter. Vorzugsweise bilden die Stützplatten und Schenkel eine ggf. offen-endige Behälter- oder Schachtelstruktur. Auf diese Weise können die Schenkel auch dazu dienen, das schäumbare Material während des Schäumens an Ort und Stelle zu halten.

In vorteilhafter Weise sind Mittel zum Montieren der Spiegelanordnung an einen Träger an der zweiten Stützplatte befestigt. So können z.B. Bolzen oder Gewindestifte an der Rückseite der Stützplatte angebracht sein.

Vorzugsweise sind jedoch l^ittel zum Montieren der Spiegelanordnung an einen Träger in dem Schaum eingebettet, die an der Vorderseite der zweiten Stützplatte vorliegen ^ Auch in diesem Falle sollten die Hontagemittel nicht direkt an der ersten Stützplatte befestigt sein. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden z.B. an die zweite Stützplatte befestigte Abstandshalter gebildet entweder mit Gewindelöchern zur Aufnahme von mit Mutter zu versehenden Schrauben oder Gewindestiften, die durch die sweite Stützplatte hindurchragen, oder die Abstandshalter sind selbst mit derartigen Gewindestiften ausgestattet.

Die erfindungsgetnäöe Spiegelanordnung, die mit Hilfe des angegebenen Verfahrens herstellbar ist _t umfaßt, eine Glasscheibe , die eine wasserfeste erste Stützplatte aufweist, welche wasserdicht an die einen reflektierenden Überzug tragende Oberfläche der Scheibe gebunden ist, sowie einen Körper aus geschäumtem Kunststoffmaterial, das sich sandwichartig zwischen der ersten Stützplatte und einer zweiten Stützplatta befindet und an diesen anhaftet, unter Bildung einer praktisch steifen Sandwichstruktur. Diös .ergibt eins leichte steife Spiegelanordnung, deren reflektierende Fläche vor Witterungselnflüssen gut geschützt ist.

Die erfindungsgemäße Spiegelanordnung zeichnet sich vorteilhafter weise noch dutch eine oder mehrere der folgenden Merkmale aus, deren Vorauge sich aus den im Zusammenhang mit dem erfindungsgemä'8en Verfahren aufgezeigten Vorteile ergeben:
- Die Glasscheibe hat eine Dicke von höchstens 1,5 mm,

jede Stützplatte hat einen Young's Elastizitätsmodul

2 von mindestens 10, vorzugsweise von mindestens 50 GN/m , mindestens die erste Stützplatte ist eine Metallplatte mindestens die erste Stützplatte ist aus Stahl , vorzugsweise aus galvanisiertem Stahl,

mindestens die erste Stützplatte hat eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,0 mm,

die Glasscheibe und die erste Stützplatte sind miteinander verbunden unter Bildung eines Laminats, das flach ist oder bei Entfernung des Schaums und der zweiten Stützplatte flach wäre,

die Glasscheibe und die erste Stützplatte sind miteinander verbunden unter Bildung eines Laminats, das von Haus aus (d.h. in Abwesenheit des Schaums und der zweiten Stützplatte) ein flexibles Laminat ist, dessen neutrale Biegefläche außerhalb der Dicke der Glasscheibe liegt, wenn das Laminat innerhalb der Elastizitätsgrenzen der es aufbauenden Schichtkomponenten unter Bildung eines konkaven oder in höherem Maße konkaven Reflektors gebogen wird,

der Schaum ist ein solcher mit geschlossenen Zellen, der Schaum ist ein Polyurethanschaum, der Schaum hat eine Dichte zwischen 50 und 80, vorzugsweise zwischen 60 und 80 kg/m ,

der Schaum hat eine Kompressionsfestigkeit bei 10 % De-

2
formation von mindestens 50 N/cm , der Schaum hat eine Kompressionsfestigkeit bei 10 % De-

formation von höchstens 200 N/cm , die Dicke der Schaumschicht liegt zwischen 30 und 55 mm, die beiden Stützplatten sind an ihren Kanten miteinander verbunden unter Bildung eines Behälters oder einer Schachtel, die an den Enden offen sein kann,

- die beiden Stützplatten sind miteinander unter Bildung eines Behälters verbunden durch Schenkel , die durch die Kanten mindestens einer der Platten gebildet werden,

- der Spiegel der Spiegelanordnung ist konkav gekrümmt,

- Mittel zur Montage der Spiegelanordnung an einen Träger sind in dem Schaum eingebettet zur Befestigung an der Vorderseite der zweiten Stützplatte,

- gemäß der am meisten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Mittel zur Montage der Spiegelanordnung nur indirekt mit der ersten Stützplatte verbunden zur Verminderung des Risikos hoher lokaler Spannungen, die zu einer Deformierung der ersten Stützplatte führen könnten bei direkter Übertragung auf diese.

Der Erfindungsgegenstand erweist sich als besonders vorteilhaft gemäß denjenigen Ausführungsformen, bei denen der Spiegel der Spiegelanordnung konkav gekrümmt ist.

Der erfindungsgemäße Sonnenenergiekollektor macht Gebrauch von mindestens einer derartigen Spiegelanordnung, wobei diese vorzugsweise in einem Heliostat montiert ist.

Die Erfindung wird durch die beigefügte Zeichnung näher veranschaulicht, in der darstellen

Figuren 1 und 2 Querschnittsansichten von erfindungsgemäßen zusammengesetzten Spiegelanordnungen, \

Figur 3 eine Verfahrensstufe bei der Herstellung einer zusammengesetzten Spiegelanordnung, im Schema, und Figur 4 einen Heliostatträger mit erfindungsgemäßen Spiegelanordnungen im Schema.

Gemäß Figur 1 ist eine Glasscheibe 1 mit einer Rückseite, die mit einem reflektierenden Überzug, z.B. aus Silber, in üblicher bekannter Weise versehen ist, an dieser Rückseite an eine überstehende Platte 2 aus wasserfestem Stutzmaterial, z.B. einem Metall, unter Bildung eines Laminats gebunden.

Gemäß einem speziellen Beispiel wurde ein solches Laminat gewonnen durch Binden einer Scheibe 1 aus gewöhnlichem ungetempertem Glas von 0,75 mm Dicke an eine Metallschicht aus galvanisiertem Stahl mit einer Dicke von 0,67 mm. Vor Bewirkung der Bindung wurde die Glasscheibe mit einem Lichtreflektierenden überzug aus Silber und einem Schutzüberzug, bestehend aus einer Kupferschicht und einer Schicht aus Schutzfarbe des bei der bekannten Spiegelproduktion üblicherweise verwendeten Typs versehen (wobei keiner dieser Überzüge in der Zeichnung gezeigt ist).

Das beschichtete Glas und die Metallfolie wurden miteinander verbunden durch eine Schicht aus Klebemittel auf Epoxybasis (Handelsprodukt "ARALDITE" der Ciba ). Es zeigte sich, daß das Laminat innerhalb der Elastizitätsgrenze des Metalls bis zu einem solchen Grade gebogen werden konnte, daß die Vorderfläche der Glasschieht eine konkave Krümmung mit einem Krümmungsradius von nur 18,5 cm ohne Brechen des Glases erhielt. Fortgesetztes Biegen über die Elastizitätsgrenze hinaus führte zu einem Bruch des Glases, sobald der Krümmungsradius 12,5 cm erreicht hatte. Gemäß einer modifizierten Verfahrensweise wurden die Glas- und Metallschichten zu einem Laminat aneinander gebunden unter Verwendung eines doppelseitigen Klebefilms (Handelsname "MACBOND" ).

Eine zweite Stützplatte 3 aus ähnlichem Metall wurde sodann genommen und gebogen unter Bildung der Abstandshalterung sschenkel4 und Befestigungslippen 5 in solcher Weise, daß die Befestigungslippen 5 an den freien überkanten 6 der ersten Metallplatte 2 befestigt werden konnten, z.B. durch Punktschweißen oder Vernieten, unter Bildung eines Behälters in Schachtelform mit offenen Enden.

In die zweite Stützplatte 3 wurden Löcher gebohrt zum passenden Einsatz von Befestigungsschrauben 7 und der Behälter wurde sodann zwischen ein Paar von Pressformen eingebracht und sein Inneres wurde mit einem schaumbildenden Material gefüllt zur Ausbildung eines Kunststoffschaumes 8, der die Struktur verfestigte und die Schraubenköpfe der Befestigungsschrauben 7 einbettete. Gemäß einem speziellem Beispiel wurde der Schaum 8 aus einem Polyurethanschaum mit geschlossenen Zellen gebildet, dessen Dicke 35 mm betrug und der einen Widerstand gegen Kompression bei 10 % Deform;
hatte.

2

Deformation von 50 N/cm und eine Dichte von etwa 60 kg/m

Figur 2 zeigt einen gekrümmten Spiegel, der in ähnlicher Weise gebildet werden kann, wobei ein gekrümmter Glasspiegel 9 an eine gekrümmte Metallplatte 10 gebunden ist. Eine zweite qekurvte Metallstützplatte 11 weist Abstandshalterungsschenkel 12 auf, die auf den Kanten der ersten Metallstützplatte 10 ruhen und diese im Abstand halten, bis ein verfestigendes Schaummaterial 13 in den Zwischenraum zwischen den Metallplatten eingeführt worden ist. Befestigungsgewinde, wie bei 14 gezeigt, können gewünschten-

j;;y \ yyy r_: y 32168U

falls an die zweite Metallstützplatte 11 angeschweißt sein zum Anbringen der zusammengesetzten Spiegelanordnung an einen Träger.

Figur 3 veranschaulicht, wie eine gekrümmte zusammengesetzte Spiegelanordnung gebildet werden kann. Gemäß dieser Figur ist eine flache, dünne Glasscheibe 15 mit einer versilberten Oberfläche an eine dünne flache wasserfeste Metallstützplatte 16 unter Bildung eines flachen flexiblen Laminats gebunden. Beispielsweise kann ein derartiges Laminat hergestellt werden unter Verwendung einer Glasscheibe von 0,8 mm Dicke, galvanisiertem Stahl für die Metallplatte und einem heißschmelzenden Klebemittel zum Binden der Metallplatte an das beschichtete Glas. Die Klebemittelschicht kann 40 μ dick sein und aus einem heißschmelzenden Klebemittel, das Äthylen /Vinylacetat aufweist,bestehen. Die im Laminat vorliegende Stahlplatte kann eine Dicke von 1 mm haben. Es zeigte sich, daß -ein derartiges Laminat bis zu einem Krümmungsradius von 18 cm gebogen werden konnte. Wahlweise kann als Verbindungsmittel ein heißschmelzender Klebestoff, der Butylkautschuk und Wachs aufweist, eingesetzt werden.

Das Laminat wird mit seiner Vorderseite nach unten auf eine konvexe Preßform 17 gelegt und zu oberst wird eine zweite ähnliche Metallplatte 18 aufgebracht. Die zweite Stützplatte 18 ist mit einer Vielzahl von Metallabstandshaltern 19 versehen, die an ihr befestigt sind, wobei einige von . ihnen mit Gewinden versehen sind zur Aufnahme von (nicht gezeigten). Befestigungsschrauben, so daß das fertige Produkt an einem Träger angebracht werden kann. Eine obere Preßform 20, die flach (wie in Figur 3 gezeigt) oder konkav sein kann, wird dann nach unten .auf die untere Preßform

gesenkt, bis die gewünschte Dicke für die ganze zusammengesetzte Spiegelanordnung erreicht ist und schäumbares Material wird in den Zwischenraum zwischen den Metallplatten 16, 18 unter Druck eingespritzt. Dieser Druck und ggf. zusätzlicher, durch das Schäumen bewirkter Druck wird in so ausreichendem Maße erzeugt, daß sich die Glasscheibe 15 der konvexen Oberfläche der unteren Preßform 17 anpaßt und die obere Metallplatte 18 zur Anpassung an die Oberfläche der oberen Preßform 20 gezwungen wird.

Figur 4 zeigt einen Heliostat mit einem Träger, auf dem erfindungsgemäße Spiegelanordnungen montiert sind. Der Träger weist ein Fußgestell 21 auf, das in einem bis zu einer geeigneten Tiefe in den Boden versenkten Fundament in aufrechter Stellung gehalten wird. Das obere Ende des Fußgestells 21 ist mit einem Antriebsmechanismus 22 versehen, der einen praktisch horizontal verlaufenden Querriegel 23 trägt, auf dem 4 Profilstreben 24 fest montiert sind unter Bildung einer Doppel-H-oder H-H-Gestellanordnung. Der Antriebsmechanismus 22 wird gesteuert durch bekannte (nicht gezeigte), der Sonnenbahn folgende Steuermittel, die durch den Träger gehalten werden und den Querriegel 23 um eine praktisch horizontele Achse und um die Achse des Fußgestells 21 schwenken. Mehrere praktisch rechtwinkelige zusammengesetzte Spiegelanordnung 25 nach der Erfindung sind in zwei Kolonnen zwischen den Profilstreben 24 der H-H-Gestellanordnung befestigt. Die Spiegelanordnungen 25 sind alle praktisch identisch und jede von innen ist wie in Beispiel 3 gezeigt gewonnen. Gemäß einem speziellen Beispiel der Praxis liegen 6 derartige Spiegelanordnungen in jeder der beiden

Kolonnen vor, wobei jede Spiegelfläche 1 χ 3 m mißt. Wie der schematischen Darstellung zu entnehmen ist, haben die Spiegelanordnungen 25 zylindrisch gekrümmte Spiegel und die Krümmungsachse jedes Spiegels liegt paralell zu deren kurzen Seiten und somit paralell zu den Profilstreben Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die in der Figur als gerade Bauteile vorliegenden Profilstreben gekrümmt, so daß der gebildete Heliostat eine facettenartige teilsphärische Form hat. Gemäß einer weiteren Ausführungs form weist jede der Spiegelanordung selbst eine teilsphärische reflektierende Oberfläche auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform,die sich zur Bildung von zusammengesetzten Spiegelanordnungen mit goßer Fläche als besonders geeignet erweist, sind die Spiegel aus einer Vielzahl von reflektierenden beschichteten Glasformkörpern aufgebaut, die Seite an Seite an eine gemeinsame erste Stützplatte gebunden sind.

Leerseite

Claims

MÜLLER - BORih

-SCHök ^

ATTOBNBTS

DR. WOLFGANG MULLER-BORE (PATENTANWALTVON 1927-1973) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN, DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.

R/Op - G 3198

GLAVERBEL
Chaussee de la Hulpe, 166
B-1170 Brüssel

Zusammengesetzte Spiegelanordnung und Verfahren zu deren

Herstellung

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung einer zusammengesetzten
Spiegelanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß man

- eine wasserfeste erste Stützplatte wasserdicht an die Rückseite eines Spiegels aus einer auf der Rückseite einen strahlungs-reflektierenden überzug
tragenden Glasscheibe bindet unter Bildung eines
aus Spiegel und Stützplatte bestehenden Laminats,

- das erhaltene Laminat und eine zweite Stützplatte

MÜNCHEN 86, S1EBERTSTR. 4 · POB 860720 · KABEL: MUEBOPAT · TEL. (O89) 474005 ■ TELECOPIER XEROX 400 · TELEX 3-24285

im Abstand voneinander zwischen einem Paar von Preßformen anordnet,

- den Zwischenraum zwischen den Stützplatten mit einem schäumbaren Kunststoffmaterial ausspritzt,

- das Schäumen des Kunststoffmaterials bewirkt oder zuläßt und dabei das Laminat und die zweite Stützplatte in enge Paßform mit den betreffenden Preßformflächen preßt, und

- während des Pressens des Laminats und der zweiten Stützplatte gegen die Preßformflächen die Härtung des Schaums und dessen Anhaften an jeder der beiden Stützplatten bewirkt oder zuläßt unter Bildung einer praktisch steifen zusammengesetzten Sandwichstruktur.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Glasscheibe mit einer Dicke von höchstens 1,5 mm einsetzt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als jede der beiden Stützplatten eine solche mit einem Young's Elastizitätsmodul von mindestens 10,

2 vorzugsweise von mindestens 50 GN/m wählt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zumindest als erste Stützplatte eine Metallplatte einsetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch .gekennzeichnet, daß. man als die oder mindestens eine der Metall-Stützplatten eine solche aus Stahl, vorzugsweise galvanisiertem Stahl, einsetzt.
6. Verfahren nach Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als die oder mindestens eine der Metall-Stützplatten eine solche mit einer Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,0 mm einsetzt.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Glasscheibe und die erste Stützplatte unter Bildung eines flachen Laminats aneinander bindet.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Stützplatte und die Glasscheibe so auswählt und aneinander bindet, daß sie ein flexibles Laminat bilden, dessen neutrale Biegefläche außerhalb der Dicke der Glasscheibe liegt, wenn das Laminat innerhalb der Elastizitätsgrenzen seiner es aufbauenden Komponentschichten gebogen wird unter Bildung eines konkaven oder in höherem Maße konkaven Reflektors.
9. Verfahren nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Laminat gegen eine konvex gekrümmte Preßformfläche anlegt und in Paßform mit dieser zwingt durch Druck, der während des Schäumungsprozesses erzeugt wird.
10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als schäumbares Material ein solches einsetzt, daß einen Schaum mit geschlossenen Poren ergibt.
11. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als schäumbares Material ein solches einsetzt, das einen Polyurethanschaum ergibt.
12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schaumschicht bildet, deren Dichte zwischen 50 und 80, vorzugsweise zwischen 60 und 80 I;g/m liegt.
13. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Schaum bildet, der in gehärtetem Zustand eine Kompressionsfestigkeit bei 10 %

2 Deformation von mindestens 50 N/cm hat.
14. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Schaum bildet, der in gehärtetem Zustand eine Kompressionsfestigkeit bei 10 %

2 Deformation von höchstens 200 N/cm hat.
15. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schaumschicht mit einer Dicke zwischen 30 und 55 mm bildet.
16. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens eine der beiden Stützplatten mit einer Grundierung versieht zur Förderung der Haftung des Schaummaterials.
17. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stützplatten vor dem Einspritzen des Schaumes durch einen oder mehrere Abstandshalter im Abstand voneinander hält.

on i r o / /

o ,·: I υ ο 4

5 -
18. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Einspritzen des schäumbaren Materials das Laminat und die zweite Stützplatte im Abstand voneinander hält durch am Rande mindestens
eines der beiden Stützplatten gebildete Schenkel .
19. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatten und Schenkel eine
schachteiförmige Behälterstruktur bilden, die an den Enden offen sein kann.
20. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß man Mittel zum Montieren der Spiegelanordnung auf einem Träger an der zweiten Stützplatte befestigt.
21. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß man Mittel zum Montieren der Spiegelanordnung auf einem Träger in den Schaum einbettet, der sich an der Vorderseite der zweiten Stützplatte befindet.
22. Zusammengesetzte.Spiegelanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem der Ansprüche 1 bis 21 hergestellt ist.
23. Zusammengesetzte Spiegelanordnung, gekennzeichnet durch - eine Glasscheibe mit einer wasserfesten ersten Stützplatte, die wasserdicht an eine mit reflektierendem Überzug versehene Glasscheibenoberfläche gebunden ist, und

3 - - » » » ο — 6 —

- eine Masse aus geschäumtem Kunststoffmaterial, das sandwichartig zwischen der ersten Stützplatte und einer zweiten Stützplatte liegt und an diesen anhaftet unter Bildung einer praktisch steifen Sandwichstruktur.
24. Spiegelanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe eine Dicke von höchstens 1,5 mm hat.
25. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Stützplatten einen Young's Elastizitätsmodul von mindestens 10, vorzugs-

weise von mindestens 50 GN/m hat.
26. Spiegelanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste Stützplatte eine Metallplatte oder -folie ist.
27. Spiegelanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste Stützplatte aus Stahl, vorzugsweise aus galvanisiertem Stahl besteht.
28. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste Stützplatte eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,0 mm hat.
29. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe und die daran gebundene erste Stützplatte ein Laminat bilden, das flach ist oder bei Entfernung des Schaums und der

. ".-XV 32168U

zweiten Stützplatte flach wäre.
30. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Glas scheibe und die daran gebundene erste Stützplatte ein Laminat bilden, das in Abwesenheit des Schaums und der zweiten Stützplatte von sich aus ein flexibles Laminat ist, dessen neutrale Biegefläche außerhalb der Dicke der Glasscheibe liegt, wenn das Laminat innerhalb der Elastizitätsgrenzen der es aufbauenden Schichtkomponenten gebogen wird unter Bildung eines konkaven oder in höherem Maße konkaven Reflektors.
31. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum ein solcher mit geschlossenen Zellen ist.
32. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 bis 31, dadurch gekennzeichent, daß der Schaum ein Polyurethanschaum ist.
33. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 bis 32_r dadurch

gekennzeichnet, daß der Schaum eine Dichte zwischen

3 50 und 80, vorzugsweise zwischen 60 und 80 kg/m hat.
34. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 bis 33, dadurch

gekennzeichnet, daß der Schaum eine Kompressions-

2 festigkeit bei 10 % Deformation von mindestens 50 N/cm hat.
35. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum eine Kompressions-

festigkeit bei 10 % Daformation von höchstens 200 H/cm hat»
36. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet;, daß die Dicke der Schaumschicht zwischen 30 und 55 ram liegt«
ο Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatten an Ihren Kanten miteinander verbunden sind, unter Bildung eines schachtelförraigen Behälters, der an den Enden offen sein kann»
38. Spiegelanordnung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stützplatten durch Schenkel, die durch Seitenteile mindestens einer der Stützplatten gebildet sind, unter Bildung des schachteiförmigen Behälters miteinander verbunden sind.
39. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 23 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Montage der Spiegelanordnung auf einem Träger in den Schaum eingebettet sind zur Ermöglichung der Befestigung an der Vorderseite der zweiten Stützplatte „
40. Spiegelanordnung nach Anspruch 39 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Montage der Spiegelanordnung nur indirekt mit der ersten Stützplatte verbunden sind»
41. Spiegelanordnung nach Ansprüchen 22 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel der Spiegelanordnung konkav gekrümmt ist.
42. Sonnenenergiekollektor, dadurch gekennzeichnet,
daß er mindestens eine Spiegelanordnung nach Ansprüchen 22 bis 41 aufweist.
43. Sonnenenergiekollektor nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichent, daß die oder mindestens eine der Spiegelanordnungen in einem Heliostat montiert ist.