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DE4416884A1 - Vorrichtung zur mechanischen Befestigung eines Solargeneratormoduls auf einer Unterkonstruktion - Google Patents

Vorrichtung zur mechanischen Befestigung eines Solargeneratormoduls auf einer Unterkonstruktion

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DE4416884A1
DE4416884A1 DE4416884A DE4416884A DE4416884A1 DE 4416884 A1 DE4416884 A1 DE 4416884A1 DE 4416884 A DE4416884 A DE 4416884A DE 4416884 A DE4416884 A DE 4416884A DE 4416884 A1 DE4416884 A1 DE 4416884A1
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DE
Germany
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adhesive
solar generator
generator module
holding plate
holding plates
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DE4416884A
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English (en)
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Peter Dipl Ing Thoel
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THOEL, PETER, DIPL.-ING., 25436 UETERSEN, DE
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Daimler Benz Aerospace AG
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbe­ griff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Anbringen einer derartigen Vorrichtung auf der Rückseite eines So­ largeneratormoduls.
Zum Aufbau eines Solargenerators sind die einzelnen Module auf einer Unterkonstruktion zu befestigen. Die hierzu haupt­ sächlich verwendete Methode, insbesondere bei kleineren Mo­ dulen mit Abmessungen bis ca. 1 m × 1 m, ist, die Module mit Rahmen zu versehen, die fest mit dem Modul verbunden sind. Die Rahmen sind ihrerseits entweder mit Befestigungslaschen ausgerüstet oder haben nach unten verlängerte Schenkel, in die Befestigungsbohrungen eingebracht sind. So ist bei­ spielsweise in dem DE-GBM 85 21 772 ein mechanisches Verbin­ dungselement zur Befestigung von mindestens zwei nebeneinan­ der angeordneten gerahmten Solargeneratoren und gegebenen­ falls zur Befestigung dieser Solargeneratoren auf einem Ge­ stell beschrieben, wobei die Solargeneratoren vorzugsweise U-förmige Rahmen aufweisen. An einer Stirnseite eines Rah­ mens eines Solargenerators ist mindestens eine flache Lasche befestigt, die über den Rahmen übersteht. In dem überstehen­ den Teil der Lasche ist eine Bohrung vorgesehen, in die ein Befestigungsbolzen eingreift. Der Befestigungsbolzen durchsetzt auch die Bohrung einer Lasche, die an dem Rah­ men eines benachbarten Solargenerators befestigt ist, und verbindet die beiden benachbarten Laschen mechanisch fest miteinander. Die mechanisch fest miteinander verbundenen Laschen können direkt an einem Profil eines Gestelles be­ festigt werden, beispielsweise mit Hilfe der die Bohrungen der Laschen durchsetzenden Befestigungsbolzen. Nachteili­ gerweise ist diese Befestigungsmethode mit einem hohen Ma­ terialaufwand bei den Rahmen verbunden. Zudem werden, ins­ besondere für größere Solargeneratoren, wegen der Rahmen­ auflage an den Rändern der Generatoren besonders dicke Glasscheiben benötigt.
Eine andere Methode, die besonders bei größeren Solargene­ ratormodulen Anwendung findet, besteht darin, auf den Mo­ dulrückseiten Tragprofile aufzukleben, mit denen die Modu­ le, auf einer Unterkonstruktion befestigt werden. Als Bei­ spiel für eine derartige Befestigungsmöglichkeit wird auf die DE 40 14 200 A1 hingewiesen, in der ein photovoltai­ scher rahmenloser Solargenerator, vorzugsweise für eine Hochhausfassade, ein Dach, einen Wintergarten oder derglei­ chen beschrieben ist. Der Solargenerator weist in Kunst­ stoff eingebettete Solarzellen und als Abdeckung eine Glas­ scheibe auf. Ein optimaler Flächenwirkungsgrad wird dadurch erzielt, daß der Solargenerator an seiner Rückseite werk­ seitig mit Befestigungsprofilen versehen ist, wobei die Verbindung zwischen der Rückseite und den Befestigungspro­ filen über elastische Verbindungsstege erfolgt. Die Befe­ stigungsprofile können aufgeklebt sein. Infolge der ver­ wendeten elastischen Verbindungsstege ist der Solargene­ rator gegenüber einer den Solargenerator tragenden Unter­ konstruktion in geringem Maße verschiebbar, so daß auch durch Temperaturschwankungen bedingte Materialspannungen vernachlässigbar klein sind. Von Nachteil sind allerdings ein verhältnismäßiger hoher Materialaufwand bei den Profi­ len, ein hoher Klebstoffverbrauch und eine komplizierte Montage.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zur mechanischen Befestigung eines Solargenera­ tormoduls zu schaffen, mit der der Materialaufwand der Be­ festigungselemente gegenüber den vorbekannten Vorrichtun­ gen erheblich verringert wird und die zudem die Möglich­ keit einer optimalen Abstimmung zwischen Solargenerator­ modul und Unterkonstruktion in Bezug auf die statischen und konstruktiven Erfordernisse mit sich bringt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Rückseite des Solargeneratormoduls mindestens eine Halteplatte mit mindestens einer Bohrung aufgeklebt ist, und daß die Halteplatte im Randbereich ihrer Klebefläche elastische Kunststofformteile aufweist, die einen gleich­ mäßigen Klebeabstand zwischen Halteplatte und Solargene­ ratormodul sicherstellen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung geht dahin, daß die Anzahl und Größe der verwendeten Halteplatten durch die vorgegebe­ nen konstruktiven und statischen Bedingungen wie Festigkeit des Klebstoffes, Festigkeit der Halteplatten, Flächenbe­ lastung des Modulverbundes und Aufbau der Unterkonstruktion bestimmt ist.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist in einer - auch kostengünstigen - Optimierung des Material- und Montage­ aufwandes eines aus Solargenerator und Unterkonstruktion bestehenden Gesamtsystems zu sehen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine Verformung der Glas­ scheibe des Solargenerators durch im Kleber auftretende Schrumpfspannungen vermieden wird.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 3 bis 12 beschrieben.
Ein Verfahren zum Anbringen einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung auf der Rückseite eines Solargeneratormoduls ist im Anspruch 13 beansprucht. Erfindungsgemäße Weiterbil­ dungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 14 und 15 beschrieben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Er­ findung dargestellt und zwar zeigt:
Fig. 1 die Rückseite eines Solargeneratormoduls mit vier Halteplatten,
Fig. 2 eine Schnittzeichnung entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 1,
Fig. 3 bis 5 weitere Schnittdarstellungen von auf Solargeneratormodulen aufgeklebten Hal­ teplatten mit verschiedenen Kunststofformteilen, und
Fig. 6 und 7 jeweils eine Schnittzeichnung entlang der Schnittlinien B-B bzw. C-C aus Fig. 5.
In Fig. 1 sind insgesamt vier runde Halteplatten 1 auf der Rückseite eines Solargeneratormoduls 2 aufgeklebt, wo­ bei ihre verwendete Anzahl, ihre Größe und ihre Abstände zueinander durch vorzugsweise konstruktive und statische Bedingungen bestimmt sind. Jede der Halteplatten 1, die beispielsweise auch eine quadratische oder rechteckige Form aufweisen und die vorzugsweise aus Metall, Keramik oder Kunststoffen hergestellt sein können, weist min­ destens eine senkrecht zum Solargeneratormodul 2 verlau­ fende Gewindebohrungen 3 auf. Über diese Gewindebohrun­ gen 3 kann das Solargeneratormodul 2 an einer zeichne­ risch nicht dargestellten Unterkonstruktion befestigt werden, wozu gegebenenfalls auch Gewindestifte in die Gewindebohrungen 3 eingeschraubt werden können.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist jede Halteplatte 1 im Randbereich ihrer Klebefläche als Kunststofformteile einen Dichtring 6 aus Elastomer auf, der einen gleichmäßi­ gen Klebeabstand zwischen Halteplatte 1 und Solargenera­ tormodul 2 sicherstellt. Der Dichtring 6 kann einen run­ den (wie aus Fig. 2 ersichtlich ist), quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Zum Aufkleben der Halteplatten 1 eignet sich vorteilhaft das Injektionsver­ fahren. Dazu wird eine mit einer Durchgangsbohrung 13 ver­ sehene Schraube 4 in die Gewindebohrung 3 der Halteplatte 1 eingesetzt. Mit Hilfe der Schraube 4 kann die Halteplatte auch an einer Positioniervorrichtung befestigt und für den Klebevorgang lagerichtig auf dem Solargeneratormodul 2 fixiert werden. Durch die Bohrung 13 in der Schraube 4 wird der Klebstoff 5 injiziert. Der Dichtring 6 aus Elastomer, der um Klebespaltdicke hervorsteht, verhindert ein unge­ zieltes Austreten des Klebstoffes 5. Zur Entlüftung des Klebespaltes dienen eine oder mehrere Entlüftungsbohrungen 7, die sich von der Klebefläche zu einer der anderen Ober­ flächen der Halteplatte 1 erstrecken. Der Dichtring nimmt auch evtl. Schrumpf des Klebstoffes beim Aushärten durch elastische Verformung auf. Weiterhin wird durch den Dicht­ ring verhindert, daß der Modulverbund bei Verformung unter Last über die Kante der Halteplatte berührt wird, womit Spannungsspitzen mit der Folge von Glasbrüchen vermieden werden. Nach dem Injizieren und Aushärten des Klebstoffes 5 wird die Injektionsschraube 4 entfernt und die Positionier­ vorrichtung kann abgenommen werden, wobei vorteilhafterweise die Gewindebohrung 3 klebstoffrei gehalten wurde. Der Klebstoff 5 kann auch von Hand aufgetragen werden, dabei übernimmt der Dichtring 6 die gleichen Funktionen wie zu­ vor beschrieben.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, kann der Dichtring auch als ringförmiges Formteil 8 ausgebildet sein. Wenn dieses Formteil noch mit Rillen 9 versehen ist, können die Ent­ lüftungsbohrungen 7 in der Halteplatte 1 entfallen und deren Herstellung kostengünstiger gestaltet werden.
Eine weitere Ausgestaltung ist in Fig. 4 dargestellt, wo der Dichtring als Stanzteil 10 aus Elastomer- oder Elasto­ merschaum-Plattenmaterial hergestellt ist. Der Dichtring ist ein- oder zweiseitig selbstklebend ausgerüstet und kann somit an der Halteplatte 1 oder auch am Solargenera­ tormodul 2 vormontiert werden.
Der Klebespalt kann auch durch punktförmige Abstandshal­ ter aus Elastomer vorgegeben werden, wie die Fig. 5, 6 und 7 zeigen. Es können stiftförmige Abstandshalter 11, die in die Halteplatten 1 eingesetzt werden, oder plätt­ chenförmige Abstandshalter 12, die auf die Halteplatten 1 aufgeklebt werden, verwendet werden. Bei diesen Varianten sind die oben beschriebenen Entlüftungsbohrungen nicht er­ forderlich. Die Klebstoffzufuhr wird bei Austreten aus dem Klebespalt unterbrochen oder mengendosiert vorgegeben.
Die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen haben eine Reihe von Vorteilen. Die Solargeneratormodule 2 können an den statisch günstigen Stellen aufgenommen werden. Dadurch wird die Materialdicke der tragenden Glasplatte auf ein Minimum beschränkt. Die Halteplatten 1 werden nur so groß, wie es Klebstoffestigkeit und Halteplattenwerkstoff erfor­ dern. Anderseits können auch konstruktive und statische Belange der Unterkonstruktion berücksichtigt werden. Da­ mit ist eine Optimierung des Gesamtsystems Modulverbund, Modulbefestigung und Unterkonstruktion in Bezug auf Mate­ rial- und Montageaufwand möglich. Die elastische Abstüt­ zung durch den Dichtring bzw. der Varianten nimmt durch Verformung evtl. Schrumpf des Kunststoffes auf, wodurch Schrumpfspannungen vermieden werden. Darüberhinaus wird das Versandvolumen der Module verringert und die Bruchge­ fahr beim Versand durch Vermeidung von hervorstehenden Teilen vermieden.
Bezugszeichenliste
1 Halteplatte
2 Solargeneratormodul
3 Gewindebohrung von 1
4 Gewindeschraube
5 Klebstoff
6 Kunststofformteil/Dichtring
7 Entlüftungsbohrung
8 ringförmiges Kunststofformteil/Dichtring
9 Rillen von 8
10 Kunststofformteil/Stanzteil
11 Kunststofformteil/stiftförmiger Abstandshalter
12 Kunststofformteil/plättchenförmiger Abstandshalter
13 Durchgangsbohrung von 4

Claims (15)

1. Vorrichtung zur mechanischen Befestigung eines Solar­ generatormoduls auf einer Unterkonstruktion unter Verwen­ dung von auf der Rückseite des Solargeneratormoduls ange­ brachten mechanischen Befestigungsmitteln, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der Rückseite des Solargeneratormoduls (2) mindestens eine Halteplatte (1) mit mindestens einer Bohrung (3) aufgeklebt ist, und daß die Halteplatte (1) im Randbereich ihrer Klebefläche elastische Kunststofform­ teile (6, 8, 10, 11 oder 12) aufweist, die einen gleichmä­ ßigen Klebeabstand zwischen Halteplatte (1) und Solargene­ ratormodul (2) sicherstellen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und Größe der verwendeten Halteplatten (1) durch die vorgegebenen konstruktiven und statischen Be­ dingungen wie Festigkeit des Klebstoffes (5), Festigkeit der Halteplatten (1), Flächenbelastung des Modulverbundes und Aufbau der Unterkonstruktion bestimmt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine runde, quadratische oder rechteckige Form auf­ weisende Halteplatten (1).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halteplatten (1) aus Metall hergestellt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch aus Kunststoff hergestellte Halteplatten (1).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (1) eine senk­ recht zum Solargeneratormodul (2) verlaufende Gewindeboh­ rung (3) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Halteplatten (1) vollständig durchdringende Gewindebohrun­ gen (3).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatten (1) von Entlüftungs­ bohrungen (7) durchdrungen sind, die sich von den Klebe­ flächen zu einer der anderen Oberflächen der Halteplatten (1) erstrecken.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, gekennzeichnet durch die Verwendung von im Randbereich der Halteplatten (1) angeordneten Elastomer-Kunststofformtei­ len (6, 8, 10, 11 oder 12).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomer-Kunststofformteile (6, 8, 10, 11 und 12) als Stanzteile aus Elastomer- oder Elastomerschaum-Platten­ material hergestellt sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als im Randbereich der Halteplatten (1) angeordnete Kunststofformteile (6, 8, 10, 11 oder 12) Dicht­ ringe oder punkt-, stift- oder plättchenförmige Abstandshal­ ter vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofformteile an ihren Oberflächen, die den zu verbindenden Oberflächen der Halteplatten (1) und Solar­ generatormodule (2) zugewandt sind, selbstklebend ausge­ führte sind.
13. Verfahren zum Anbringen einer Vorrichtung auf der Rückseite eines Solargeneratormoduls nach einem der An­ sprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens­ schritte:
  • a) in die Gewindebohrung (3) der Halteplatte (1) wird eine Gewindeschraube (4) eingeschraubt, die in ihrer Längs­ richtung eine Durchgangsbohrung (13) aufweist,
  • b) die Halteplatte (1) wird im Randbereich ihrer Klebe­ fläche mit Kunststofformteilen (6, 8, 10, 11 oder 12) versehen, auf die Rückseite des Solargeneratormoduls (2) aufgebracht und dort an vorgegebener Stelle posi­ tioniert,
  • c) in die Durchgangsbohrung (13) der Gewindeschraube (4) wird der Klebstoff (5) derart injiziert, daß der Kle­ bespalt zwischen Halteplatte (1) und Solargeneratormo­ dul (2) vollständig mit Klebstoff (5) ausgefüllt wird, und
  • d) nach dem Aushärten des Klebstoffes (5) wird die Gewin­ deschraube (4) aus der Gewindebohrung (3) der Halte­ platte (1) entfernt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Gewindeschraube (4) eine Positionierungs­ einrichtung an der Halteplatte (1) zu deren lagerichtigen Positionierung auf der Rückseite des Solargeneratormoduls (2) befestigt wird, die nach dem Aushärten des Klebstoffes (5) zusammen mit der Gewindeschraube (4) entfernt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (1) auf der Rückseite des Solargene­ ratormoduls (2) mittels selbstklebender Oberflächen der Kunststofformteile (6, 8, 10, 11 oder 12) lagerichtig positioniert wird.
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