AT513404B1 - Solargrill bzw. -kocher - Google Patents

Abstract

Mobiler Solargrill oder Solarkocher mit einemParabolspiegel aus verschwindend elastischerSpiegelfolie, der ihre rotationsparaboloide Formwährend der Fertigung beispielsweise durch plastischeVerformung mitgegeben wird. Im Einsatz wird dieSpiegelfolie entweder durch Überdruck an derVorderseite oder durch Unterdruck an der Rückseite inihrer vorgefertigten Form gehalten. Aufgrund dernichtelastischen Eigenschaften der Spiegelfolie ist dieForm des Parabolspiegels weitgehend unabhängig vomBetrag der Druckdifferenz. Diese kann durch eineLuftkammer, gebildet mit einer transparenten Membran ander Vorderseite der Spiegelfolie in Kombination miteinem Kreisring hergestellt werden, welcher in einemgeschwungenen Gestell aus Zeltstangen ruht, oder durcheinen Hohlraum an der Rückseite, welcher von eineraufblasbaren Halbkugelschale umschlossen wird. Gelagertin einem aufblasbaren Kreisring bildet dieHalbkugelschale ein Kugelgelenk, in dessen Drehpunktder Brennpunkt des Parabolspiegels zu liegen kommt.Eine hier angebrachte Halterung für das Kochgeschirrmuss so auch während der Nachführung des Spiegels nachdem Sonnenstand nicht bewegt werden.

Description

österreichisches Patentamt AT 513 404 B1 2014-09-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen mobilen Solargrill bzw. Solarkocher mit einem aus Folie gefertigten und von Luftdruck in Form gehaltenen Parabolspiegel, eingebaut in ein Trägergestell in Leichtbauweise, oder in ein komplett aufblasbares Gestell. Damit eignet er sich insbesondere für den mobilen Einsatz.

[0002] Es gibt bereits eine Vielzahl an Solarkochern, die nach dem Prinzip eines das Sonnenlicht konzentrierenden Parabolspiegels arbeiten. Ihre Spiegel bestehen jedoch aus verhältnismäßig schweren Aluminiumsegmenten oder anderen zusammengebauten oder -gesteckten steifen Spiegelsegmenten. Daraus ergibt sich ein großes Packmaß, Gewicht und lange Aufbauzeit, was sie kaum für den mobilen Einsatz geeignet macht.

[0003] Der Erfindung liegt demnach die Idee zugrunde, die starren Spiegel durch eine luftgestützte Folie zu ersetzen, ebenso das starre Gestell durch eine Trägerstruktur in Leichtbauweise (z.B. Zeltstangensystem) oder durch eine komplett aufblasbare Unterkonstruktion. Damit kann der Solarkocher bzw. Solargrill schnell auf- und abgebaut werden, klein und mit wenig Gewicht verpackt und überallhin mitgenommen werden, z.B. in öffentliche Parks, wo er überdies den Vorteil gegenüber herkömmlichen Holzkohlegrillern besitzt, dass keine Brandgefahr von ihm ausgeht.

[0004] Bereits seit längerem werden verschiedene Untersuchungen zu pneumatischen Solarkonzentratoren gemacht. Zu nennen sind hier DE 3030033 C2, US 3,326,624 sowie die Metallmembrankonzentratoren von SPB. Nach unserem Kenntnisstand ist aber keine davon, weder was die Ausführung der Spiegelmembran, die Einbettung in die Trägerstruktur, den Anwendungsbereich noch die Art der Nachführung betrifft, direkt vergleichbar mit der hier vorgeschlagenen Erfindung bzw. kann ihre Funktion erfüllen.

[0005] Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf zwei Ausführungsbeispiele bzw. Varianten, welche in den beiliegenden Figuren schematisch dargestellt sind, weiter erläutert.

[0006] Fig. 1 [0007] Fig. 2 [0008] Fig. 3 [0009] Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht des Parabolspiegels von Variante A im Schnitt, zeigt den Parabolspiegel von Variante A in der Aufsicht, zeigt Variante A mit Gestell in einer perspektivischen Darstellung, zeigt Variante B in der Seitenansicht im Schnitt.

[0010] Beiden Varianten gemein ist die Ausbildung des Parabolspiegels unter Verwendung einer vorgeformten Spiegelfolie aus Membranen bzw. verspiegelter Folie, welche durch Luftdruck in Form gehalten wird. Der äußere Rand der Paraboischüssel wird nach außen hin zur Aufnahme von Zugkräften befestigt, um die ungewollte Ausbildung des Pneus zu einer Kugelform zu verhindern. Dies geschieht über Laschen 4 oder über direkte Befestigung an einem umlaufenden Kreisring 1, oder an einer Halbkugelschale 15.

[0011] Während der Fertigung der Spiegelfläche wird bereits die Form der späteren Parabol-schüssel festgelegt. Die Spiegelfolie 2 ist nicht elastisch dehnbar und wird während der Fertigung entweder als Ganzes durch ein thermisches oder anderweitiges Verfahren in die gewünschte Form gebracht (konvexe, rotationsparabelförmige Form), oder sie wird aus luftdicht zusammengefügten, ebenen bzw. planen, entsprechend zugeschnittenen Segmenten gebildet. Die Spiegelsegmente können dabei entweder ähnlich spitzwinkeliger gleichschenkeliger Dreiecke (radiale Segmente) in Form durchgehender Stücke vom Mittelpunkt bis zum Außenumfang zugeschnitten sein, oder als tangential umlaufende Streifen, die jeweils die Mantelfläche eines Kegelstumpfes bilden. Beide Möglichkeiten sind in Figur 2 gezeichnet (links bzw. rechts der senkrechten Symmetrieachse).

[0012] Es ergeben sich nun zwei Varianten: es ist sowohl möglich, an der Oberseite (d.h. der spiegelnden Seite) der Spiegelfolie 2 eine transparente Membran 3 anzuordnen, am umlaufenden Rand luftdicht zu verbinden, und in den entstehenden Zwischenraum einen Überdruck 1 /7 österreichisches Patentamt AT 513 404 B1 2014-09-15 einzubringen (Variante A), als auch die Spiegelfolie 2 durch Unterdrück in einem Hohlraum 19 an der Rückseite der Spiegelfolie in Form zu halten (Variante B).

[0013] Im Folgenden wird Variante A eingehend beschrieben: [0014] Der nach den obig geschilderten Merkmalen ausgebildete Pneu, bestehend aus der vorgeformten Spiegelmembran 2 und der transparenten Membran 3, ist in einen umlaufenden Kreisring 1 eingespannt bzw. an diesem befestigt. Dieser kann entweder in einem Stück oder zwecks verbesserter Mobilität auch aus mehreren steckbaren Einzelteilen gefertigt sein (z.B. Zeltstangensystem). Die Stäbe (bzw. Stabelemente) können bis zu einem gewissen Grad elastisch sein, oder aus starren, vorgeformten Materialien bestehen. Vorangegangenes gilt für alle verwendeten Stäbe der Konstruktion.

[0015] Der Pneu wird über ein Ventil 5 befüllt und entleert, um den formstabilisierenden Luftdruck zwischen den Folien 2 und 3 zu erreichen. Die Befestigung des Pneus am Kreisring 1 erfolgt über regelmäßig angeordnete Laschen. Alternativ kann die Verbindung auch über Schnüre, Haken oder direkte Integration des Kreisrings 1 in den Pneu erfolgen.

[0016] In Figur 3 ist die gesamte Anordnung der Version A dargestellt. Die Hauptstange 6 hat ein durchgehendes Erscheinungsbild. An den Enden und in der Mitte befinden sich die drei Lagerpunkte bzw. Berührungspunkte mit dem Untergrund. Durch die Konstruktion mit drei Lagerpunkten wird ein Wackeln auf unebenem Untergrund vermieden. Außerdem lässt sich der Solargrill durch Anheben der beiden hinteren Standfüße, z.B. an Querverstrebung 8, sehr leicht um den vorderen Auflagepunkt in der Mitte von Hauptstange 6 drehen, um den Solargrill im Azimut der Sonne nachzuführen.

[0017] Die beiden Querverstrebungen 7 und 8 sorgen für Stabilität. Sie sind aber genauso wie zusätzliche Verspannungen in Form von Schnüren u.dgl. (nicht eingezeichnet) zur Aussteifung der Konstruktion bei einem entsprechend festen Hauptstab 6 optional.

[0018] Die Verbindungsstücke 9 beinhalten sowohl die Befestigungspunkte für die hitzebeständige Mittelstange 11 als auch die Drehgelenke 10. Die Mittelstange 11 besitzt in ihrem Streckenmittelpunkt eine feste (oder um die vertikale Achse drehbare) Verbindung mit der Stützstange 12, welche im Winkel von 90° zur Mittelstange 11 ausgerichtet ist und mit dieser eine waagrechte Ebene aufspannt, um eine sichere Standfläche für das Kochgeschirr zu bilden.

[0019] Die Verbindungsstäbe 13 sind mit dem Kreisring 1 unbeweglich verbunden, sodass das gesamte Spiegelelement um die Drehgelenke 10 geschwenkt werden kann. Der Parabolspiegel ist so dimensioniert, dass sein Brennpunkt exakt auf der Drehachse zu liegen kommt, genau mittig über dem Spiegel, wodurch er beim Schwenken des Spiegels ortsfest bleibt.

[0020] Im Folgenden wird Version B, wie in Figur 4 dargestellt, eingehend beschrieben: [0021] Die Konzentration des Sonnenlichts erfolgt wie bei Version A durch einen gleichartig gefertigten Parabolspiegel aus nicht elastisch dehnbarer Spiegelfolie 2. Um eine manuelle Nachführung nach dem Stand der Sonne zu ermöglichen, ist der Parabolspiegel 2 in eine Halbkugel 15 eingebettet und mit ihr luftdicht verbunden. Die Halbkugel ist in einem aufblasbaren Kreisring 16 gelagert. Kreisring 16 und Halbkugel 15 bilden ein Kugelgelenk, welches die Ausrichtung des Parabolspiegels 2 in jede Richtung erlaubt.

[0022] Die Form der Halbkugel 15 wird durch eine mit komprimierter Luft gefüllte Halbkugelschale 17 gebildet. Zwischen der inneren Membran 18 der Halbkugelschale 17 und dem Parabolspiegel 2 entsteht ein Hohlraum 19, in dem durch Abpumpen von Luft oder durch vermindertes Einströmenlassen während dem Aufpumpen der Halbkugelschale 17 ein Unterdrück entsteht, welcher die Membran des Parabolspiegels 2 straff hält.

[0023] Die Halbkugelschale 17 muss durch entsprechende Stege oder andere Verbindungen zwischen äußerer und innerer Membran stabilisiert werden. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise Drop Stitch Fabric eingesetzt, d.h. die äußere Membran der Halbkugel 15 ist mit der inneren Membran 18 durch zahlreiche Fäden verbunden, die ein Ausbauchen verhindern. 2/7 österreichisches Patentamt AT513 404B1 2014-09-15 [0024] Die Anordnung wird so dimensioniert, dass der Mittelpunkt 20 der Halbkugel 15 - er ist gleichzeitig Drehpunkt des Kugelgelenks - mit dem Brennpunkt 22 des Parabolspiegels 2 zusammenfällt. Dadurch bleibt der Brennpunkt 22 stets ortsfest, und das hier positionierte Kochgeschirr (z.B. Pfanne) muss ungeachtet der Nachführung des Spiegels nicht bewegt werden. Somit kann es auf einer einfachen, unbewegten Halterung 21 ruhen.

[0025] Der Übersichtlichkeit wegen folgt eine Legende der in den Figuren verwendeten Bezugszeichen: 1 Kreisring 2 Spiegelfolie/-membran (Rotationsparaboloid) 3 Transparente Membran 4 Befestigungslaschen 5 Ventil 6 Hauptstange 7 Untere Querverstrebung 8 Obere Querverstrebung 9 Verbindungsstücke 10 Drehgelenke zur Nachführung im Höhenwinkel 11 Mittelstange 12 Stützstange 13 Verbindungsstäbe 14 Längenverstellbare Seile 15 Halbkugel bzw. äußere Membran 16 Pneumatischer Kreisring 17 Halbkugelschale (Überdruck) 18 Innere Membran 19 Hohlraum (Unterdrück) 20 Mittelpunkt der Halbkugel 15 21 Halterung für Kochgeschirr 22 Brennpunkt des Parabolspiegels 2 3/7

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT 513 404 B1 2014-09-15 Patentansprüche 1. Solargrill bzw. Solarkocher mit pneumatisch gestützter Spiegeloptik, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsparaboloid der Spiegelfläche aus einer vorgeformten Spiegelfolie (2) von im entsprechenden Druckbereich vernachlässigbarer Elastizität besteht, welche durch einen davor befindlichen Überdruck oder einen dahinter befindlichen Unterdrück in ihrer vorgegebenen Form gehalten wird.
2. 2. Parabolspiegel aus nichtelastischer Spiegelfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherung an die rotationsparaboloide Form durch Zusammenfügen mehrerer Segmente nichtelastischer Spiegelfolie erfolgt, welche beispielsweise entweder ähnlich spitzwinkeliger gleichschenkeliger Dreiecke in Form durchgehender Stücke vom Mittelpunkt bis zum Außenumfang zugeschnitten sind, oder als tangential umlaufende Streifen, die jeweils die Mantelfläche eines Kegelstumpfes bilden, und welche luftdicht miteinander verbunden sind.
3. 3. Parabolspiegel aus nichtelastischer Spiegelfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotationsparaboloide Form der nichtelastischen Spiegelfolie durch plastische Verformung aus einem flachen Folienstück erzeugt wird, etwa durch ein thermisches Tiefziehverfahren.
4. 4. Solargrill bzw. Solarkocher mit pneumatisch gestützter Spiegeloptik nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Spiegelseite der Spiegelfolie (2) eine transparente Membran (3) positioniert ist, mit welcher sie am umlaufenden Rand luftdicht verbunden ist, wobei diese Anordnung über Laschen (4), Schnüre, oder dem über den Kreisring (1) gestülpten Rand mit dem Kreisring (1) verbunden ist, und über ein Ventil (5) ein die Spiegelfolie (2) in ihrer vorgegebenen konkaven Parabelform stabilisierender Überdruck eingebracht wird.
5. 5. Solargrill bzw. Solarkocher mit pneumatisch gestützter Spiegeloptik nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergestell im Wesentlichen aus einer einzigen durchgehenden Hauptstange (6), einer das Kochgeschirr mittels einer 90° verdrehten, um die Vertikalachse drehbaren Stützstange (12) tragenden Mittelstange, den optionalen Querverstrebungen (7, 8), den der Sonnen-Nachführung dienenden Drehgelenken (9) und den Verbindungsstäben (13) besteht, die Verbindungsstäbe (13) den Parabolspiegel in der Entfernung zur Drehachse halten, sodass der Brennpunkt auf dieser zu liegen kommt, wobei sämtliche Stangen, einschließlich des Kreisrings (1), entweder vorgeformt sind oder elastisch, durch Schnüre oder Textilelemente in Form gehalten werden, einstückig oder aus mehreren Teilstücken zusammengesteckt sind.
6. 6. Solargrill bzw. Solarkocher mit pneumatisch gestützter Spiegeloptik nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfolie (2) am Rand luftdicht mit einer aufblasbaren Halbkugelschale (17) verbunden ist, sodass ein in den Hohlraum (19) eingebrachter Unterdrück die Spiegelfolie (2) in ihrer vorgegebenen konkaven Parabelform stabilisiert.
7. 7. Solargrill bzw. Solarkocher mit pneumatisch gestützter Spiegeloptik nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbkugelschale (17) vorzugsweise aus Drop Stitch Fabrik realisiert ist, bzw. dass die äußere Membran (15) und die innere Membran (18) durch zahlreiche Fäden oder Stege verbunden sind, die ein Ausbauchen der inneren Membran verhindern.
8. 8. Solargrill bzw. Solarkocher mit pneumatisch gestützter Spiegeloptik nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennpunkt (22) der Spiegelfolie (2) mit dem Dreh-und Mittelpunkt (20) der Halbkugelschale (17) zusammenfällt, in einem pneumatischen Kreisring (16) gelagert ist und eine ortsfeste Halterung für Kochgeschirr (21) verwendet wird. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7