BR112019018248A2

BR112019018248A2 - Conjuntos de contrabalanço de mola e rastreadores solares incorporando conjuntos de contrabalanço de mola

Info

Publication number: BR112019018248A2
Application number: BR112019018248-9A
Authority: BR
Inventors: P. Corio Ronald; Ronald P. Corio
Original assignee: Array Technologies, Inc.
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2020-06-23
Also published as: JP7206209B2; JP2020512794A; US20240014774A1; KR20200004788A; AU2018226784B2; US10771007B2; ES2942420T3; WO2018160796A1; US20230124630A1; US11533017B2; CN110573807A; EP3589899A1; EP3589899B1; AU2018226784A1; US20180254740A1; EP3589899A4; ZA201905742B; US11799416B2; US20200403561A1; PL3589899T3

Abstract

É fornecido um conjunto de rastreador solar que inclui uma coluna de suporte, um tubo de torque ou uma viga de torção conectada à coluna de suporte, um mecanismo de montagem afixado ao tubo de torque ou viga de torção, um sistema de acionamento conectado ao tubo de torque ou viga de torção, e um conjunto de contrabalanço de mola conectado ao tubo de torque ou viga de torção. Um conjunto de contrabalanço de mola exemplar compreende um alojamento de mancal e uma bucha disposta dentro do alojamento de mancal e configurada para ser montado de forma deslizante no tubo de torque ou viga de torção, e um ou mais cordéis compressíveis feitos de um material flexível. Os cordéis compressíveis são localizados entre a bucha e o alojamento de mancal e proporcionam amortecimento durante o movimento rotacional do conjunto de rastreador solar. Um conjunto de contrabalanço de mola exemplar é provido incluindo pelo menos um suporte superior e pelo menos um suporte inferior, pelo menos uma mola, um amortecedor e um suporte. Um conjunto de contrabalanço de mola exemplar compreende um alojamento de mancal e uma bucha disposta dentro do alojamento de mancal e configurada para ser montada de forma deslizante sobre o tubo de torque ou viga de torção. O conjunto de contrabalanço de mola pode incluir pelo menos uma mola helicoidal e um limitador rotacional. A bucha pode ser feita de um material elastomérico e definir um ou mais espaços de ar.

Description

“CONJUNTOS DE CONTRABALANÇO DE MOLA E RASTREADORES SOLARES INCORPORANDO CONJUNTOS DE CONTRABALANÇO DE MOLA” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[0001] Este pedido reivindica a prioridade e o benefício do pedido de Patente dos Estados Unidos Nº de série 62/466,235, depositado em 02 de março de 2017, que é aqui incorporado integralmente mediante referência.

CAMPO

[0002] A presente invenção refere-se a conjuntos de contrabalanço de mola. A presente invenção refere-se ainda a conjuntos de mola usados para equilibrar a rotação de rastreadores solares e redes solares.

ANTECEDENTES

[0003] Sistemas de rastreamento solar são empregados em aplicações térmicas solares e fotovoltaicas para aumentar a coleta de luz solar ao apontar os painéis fotovoltaicos ou coletores para o sol através do movimento diário do sol no céu. Ao fazê-lo, os sistemas de rastreamento incorporam pontos de giro ou mancais sobre os quais giram. Estes mancais podem ser colocados no centro de gravidade do sistema de rastreamento ou podem ficar localizados sob o arranjo fotovoltaico ou de coletor.

[0004] A abordagem de balanceamento do conjunto, a técnica de colocação dos alojamentos de mancal em ou perto do centro de gravidade do arranjo, tem o benefício de aliviar a tensão sobre o aparelho de acionamento de posicionamento porque há pouco ou nenhum peso excessivo para criar uma carga de momento inerente no sistema de posicionamento. Além disso, o balanceamento do sistema mecânico em torno do centro de gravidade também reduz ou elimina a deflexão de torção da estrutura de suporte, o que pode permitir menos requisitos de material de estrutura.

[0005] Para contrabalançar com um ponto de rotação posicionado em ou próximo ao centro de gravidade de um sistema de rastreamento, a maioria dos projetos deve localizar os pontos de rotação acima da superfície dos módulos fotovoltaicos ou coletores térmicos. Isto cria complexidade na estrutura, nos pontos de rotação de mancal, e cria ineficiências de densidade porque deve haver espaços na superfície coletora onde os mancais estão localizados. Os espaços onde os mancais de centro de gravidade estão localizados são comumente referidos como espaço morto no sistema porque a coleta solar não é possível nessas áreas do sistema. Quando usado em um depósito solar fotovoltaico ou coletor térmico grande, estes espaços mortos no sentido Norte/Sul da fileira de rastreador é multiplicado pelo espaçamento leste/oeste que é requerido entre os rastreadores e resultar em uma considerável redução de densidade através de um campo inteiro.

[0006] Consequentemente, existe uma necessidade de um sistema melhorado para equilibrar a rotação de um sistema de rastreamento. Existe também uma necessidade de um sistema de balanceamento melhorado que elimine espaços mortos no sistema. Existe a necessidade de um sistema de balanceamento melhorado que seja menos complexo, requeira menos material estrutural, e resulte em deflexão de torção inferior no sistema.

SUMÁRIO

[0007] Modalidades exemplares da presente invenção aliviam em grande parte as desvantagens dos sistemas de balanceamento conhecidos para rastreadores solares incorporando elementos de mola no rastreador solar para contrabalançar a rotação mecânica em vez dos pontos de rotação de centro de gravidade. Isso proporciona a vantagem de manter os mancais de articulação e a estrutura não complicada e não requer espaços mortos no sistema, o que resulta em todos os benefícios de uma estrutura equilibrada sem a penalidade de espaços mortos e ineficiências de densidade. Esses benefícios incluem baixa complexidade, menos tensão no sistema de acionamento mecânico, menos material estrutural e menor deflexão de torção do sistema e menos tensão sobre os próprios mancais, uma vez que estão localizados em torno da circunferência do elemento estrutural transmissor de torque. Mais particularmente, benefícios incluem complexidade inferior nos mancais e estrutura em relação ao de sistema de mancal de centro de gravidade balanceado mais os atributos do sistema CG balanceado, tal como menos tensão no sistema de acionamento mecânico, menos material estrutural e menor deflexão de torção do sistema e eliminação dos espaços mortos do coletor para conseguir alta densidade.

[0008] Modalidades exemplares de um conjunto de rastreador solar compreendem uma coluna de suporte, um tubo de torque ou uma viga de torção conectada à coluna de suporte, um mecanismo de montagem ligado ao tubo de torque ou viga de torção, um sistema de acionamento conectado ao tubo de torque ou viga de torção, e um conjunto de contrabalanço de mola conectado ao tubo de torque ou viga de torção. Um ou mais tipos de conjuntos de contrabalanço de mola podem ser incorporados no conjunto de rastreador solar para equilibrar sua rotação.

[0009] Modalidades exemplares de um conjunto de contrabalanço de mola incluem pelo menos um suporte superior e pelo menos um suporte inferior, pelo menos uma mola, um amortecedor e um suporte. A mola tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade da mola é fixada ao suporte superior, e a segunda extremidade da mola é fixada ao suporte inferior. O amortecedor tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade do amortecedor é fixada ao suporte superior, e a segunda extremidade do amortecedor é fixada ao suporte inferior, de modo que o amortecedor fique posicionado substancialmente paralelo à mola. O suporte é fixado ao suporte superior e é dimensionado e configurado para que um tubo de torque ou viga de torção seja inserido através do suporte, de modo que o conjunto de contrabalanço de mola possa ser incorporado em um rastreador solar.

[0010] Em configurações exemplares, a mola é selecionada a partir do grupo que consiste em: uma mola de barra de tração, uma mola de extensão e uma mola lamelar. A mola pode ser incorporada a um amortecedor, um conjunto de suporte de amortecedor, ou um alojamento de mancal. Em modalidades exemplares o conjunto de rastreador solar é incorporado em uma fileira de rastreadores solares em que o conjunto de contrabalanço de mola compreende um primeiro conjunto de contrabalanço de mola conectado ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo a uma primeira extremidade da fileira e incorporando uma primeira mola e um segundo contrabalanço de mola conectado ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo a uma segunda extremidade da fileira e incorporando uma segunda mola.

[0011] Em modalidades exemplares, um conjunto de rastreador solar compreende uma coluna de suporte, um tubo de torque ou uma viga de torção conectada à coluna de suporte, um mecanismo de montagem ligado ao tubo de torque ou viga de torção, um sistema de acionamento conectado ao tubo de torque ou viga de torção, e uma mola conectada ao tubo de torque ou viga de torção. Um ou mais módulos solares podem ser montados no mecanismo de montagem. A mola pode ser uma mola de barra de tração, uma mola de extensão e/ou uma mola lamelar.

[0012] Em modalidades exemplares, o conjunto de rastreador solar compreende ainda um conjunto de suporte de amortecedor ligado ao tubo de torque ou viga de torção, e a mola é incorporada no conjunto de suporte de amortecedor. Em configurações exemplares, o conjunto de rastreador solar compreende ainda pelo menos um amortecedor ligado ao tubo de torque ou viga de torção, e a mola é incorporada ao amortecedor. O conjunto de rastreador solar pode ter pelo menos um alojamento de mancal ligando o tubo de torque ou viga de torção à coluna de suporte, e a mola pode ser localizada no alojamento de mancal. Em configurações exemplares, a mola é incorporada no alojamento de mancal. O conjunto de rastreador solar pode compreender ainda um conjunto limitador de torque.

[0013] Em configurações exemplares, o conjunto de rastreador solar compreende ainda um conjunto de contrabalanço de mola que inclui pelo menos um suporte superior e pelo menos um suporte inferior, pelo menos uma mola, um amortecedor e um meio de montagem de suporte. A mola tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade da mola é fixada ao suporte superior, e a segunda extremidade da mola é fixada ao suporte inferior. O amortecedor tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade do amortecedor é fixada ao suporte superior, e a segunda extremidade do amortecedor é fixada ao suporte inferior, de modo que o amortecedor fique posicionado substancialmente paralelo à mola. O suporte é fixado ao suporte superior e tal que o tubo de torque ou viga de torção é inserido através do suporte para conectar o conjunto de contrabalanço de mola ao tubo de torque ou viga de torção.

[0014] Modalidades exemplares de um conjunto solar compreendendo pelo menos uma fileira de rastreador. Cada fileira de rastreador inclui pelo menos uma coluna de suporte, pelo menos um tubo de torque ou viga de torção conectada à coluna de suporte, um mecanismo de montagem ligado ao tubo de torque ou viga de torção, um sistema de acionamento conectado ao tubo de torque ou viga de torção, uma primeira mola conectada ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo a uma primeira extremidade da fileira e uma segunda mola conectada ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo a uma segunda extremidade da fileira, onde a segunda extremidade é oposta à primeira extremidade. Um ou mais módulos solares podem ser montados nos mecanismos do arranjo solar. A mola pode ser uma mola de barra de tração, uma mola de extensão e/ou uma mola lamelar.

[0015] Em modalidades exemplares, o conjunto solar compreende ainda um conjunto de suporte de amortecedor ligado ao tubo de torque ou viga de torção, e a mola é incorporada no conjunto de suporte de amortecedor. Em configurações exemplares, o conjunto solar compreende ainda pelo menos um amortecedor ligado ao tubo de torque ou viga de torção, e a mola é incorporada ao amortecedor. O conjunto solar pode ter pelo menos um alojamento de mancal ligando o tubo de torque ou viga de torção à coluna de suporte, e a mola pode ser localizada no alojamento de mancal. Em configurações exemplares, a mola é incorporada no alojamento de mancal. O conjunto solar pode compreender ainda um conjunto limitador de torque.

[0016] O conjunto solar pode ter um primeiro conjunto de contrabalanço de mola conectado ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo à primeira extremidade da fileira e incorporando a primeira mola e um segundo contrabalanço de mola conectado ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo à segunda extremidade da fileira e incorporando a segunda mola. Cada conjunto de contrabalanço de mola compreende pelo menos um suporte superior e pelo menos um suporte inferior, pelo menos uma mola, um amortecedor e um suporte. A mola tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade da mola é fixada ao suporte superior, e a segunda extremidade da mola é fixada ao suporte inferior. O amortecedor tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade do amortecedor é fixada ao suporte superior, e a segunda extremidade do amortecedor é fixada ao suporte inferior, de modo que o amortecedor fique posicionado substancialmente paralelo à mola. O suporte é fixado ao suporte superior e tal que o tubo de torque ou a viga de torção HET é inserido através do suporte para conectar o conjunto de contrabalanço de mola ao tubo de torque ou viga de torção.

[0017] Em modalidades exemplares, o conjunto de contrabalanço de mola compreende uma bucha de compressão excêntrica configurada para ser montada deslizantemente sobre o tubo de torque ou viga de torção, um alojamento de mancal externo moldado configurado para ser montado sobre a bucha de compressão excêntrica, e ou mais cordéis compressíveis feitos de um material elastomérico. A bucha de compressão excêntrica e o alojamento de mancal externo moldado podem proporcionar amortecimento durante o movimento rotacional do conjunto de rastreador solar. O material flexível dos cordéis compressíveis pode ser borracha ou outro elastômero. Em modalidades exemplares, a bucha tem uma superfície interna octogonal com uma ou mais superfícies substancialmente planas, e o alojamento de mancal tendo um ou mais lóbulos, de modo que um ou mais espaços sejam definidos entre as superfícies substancialmente planas e os lóbulos. Os cordéis compressíveis podem ser dispostos nos espaços entre as superfícies substancialmente planas e os lóbulos.

[0018] Em modalidades exemplares, a bucha tem uma seção transversal interna octogonal e uma seção transversal externa substancialmente circular com quatro lóbulos. O alojamento de mancal pode ser de formato substancialmente quadrado, e o conjunto de contrabalanço de mola permite até pelo menos mais ou menos 45 graus de rotação do tubo de torque ou da viga de torção. Em modalidades exemplares, a bucha tem uma seção transversal interna octogonal e uma seção transversal externa substancialmente triangular com três lóbulos, e o conjunto de contrabalanço de mola permite até pelo menos mais ou menos 60 graus de rotação do tubo de torque ou viga de torção. O alojamento de mancal externo é um dentre: substancialmente circular; substancialmente hexagonal, e substancialmente circular com três lóbulos.

[0019] Modalidades exemplares de um conjunto de contrabalanço de mola incluem um alojamento de mancal dotado de um ou mais lóbulos, uma bucha disposta dentro do alojamento de mancal tal que um ou mais espaços sejam definidos entre a bucha e os lóbulos, e um ou mais cordéis compressíveis feitos de um material flexível. Os cordéis compressíveis são dispostos nos espaços entre a bucha e os lóbulos.

[0020] Em modalidades exemplares, o conjunto de contrabalanço de mola compreende um alojamento de mancal e uma bucha disposta dentro do alojamento de mancal e configurado para ser montado de forma deslizante sobre o tubo de torque ou viga de torção. O conjunto de contrabalanço de mola pode compreender ainda pelo menos uma mola helicoidal e um limitador rotacional. A bucha pode ser feita de um material elastomérico e define um ou mais espaços de ar. Em modalidades exemplares, o conjunto de contrabalanço de mola compreende ainda pelo menos um limitador rotacional. O alojamento de mancal pode ser feito de um material elastomérico e compreender ainda pelo menos um limitador rotacional.

[0021] Consequentemente, é visto que conjuntos de contrabalanço de mola e sistemas de balanceamento para pistas solares e disposições solares são providos. Os conjuntos, sistemas e métodos descritos proporcionam sistemas de balanceamento aperfeiçoados que eliminam espaços mortos, reduzem a complexidade, requerem menos material estrutural, minimizam as forças de acionamento, e resultam em deflexão de torção mais baixa. Estas e outras características e vantagens serão apreciadas a partir da revisão da descrição detalhada a seguir, juntamente com as figuras em anexo, nas quais números de referência semelhantes se referem a partes iguais do princípio ao fim.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0022] As características e objetivos acima mencionados da presente invenção tornar-se-ão mais evidentes com referência à descrição a seguir, tomada em conjunto com os desenhos apensos, nos quais numerais de referência idênticos indicam elementos semelhantes e nos quais:

[0023] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de rastreador solar de acordo com a presente revelação;

[0024] A Figura 2A é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente revelação;

[0025] A Figura 2B é uma vista lateral do conjunto de contrabalanço de mola da Figura 2A;

[0026] A Figura 3 é uma vista lateral de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente invenção mostrado montado sobre um tubo de torque ou viga de torção;

[0027] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente invenção mostrado montado no conjunto de rastreador solar;

[0028] A Figura 5A é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de extensão de acordo com a presente revelação;

[0029] A Figura 5B é uma vista lateral do conjunto de contrabalanço de mola de extensão da Figura 5A;

[0030] A Figura 6 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de extensão de acordo com a presente invenção mostrado montado sobre um tubo de torque ou viga de torção;

[0031] A Figura 7 é uma vista lateral de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de extensão, de acordo com a presente invenção, mostrado montado sobre um tubo de torque ou viga de torção;

[0032] A Figura 8 é uma vista lateral de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de extensão de acordo com a presente invenção mostrada montada no conjunto de rastreador solar;

[0033] A Figura 9 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de extensão de acordo com a presente invenção mostrado montado no conjunto de rastreador solar;

[0034] A Figura 10 é uma vista em seção transversal de uma modalidade exemplar de um conjunto de mancal de contrabalanço de mola integrado de acordo com a presente revelação;

[0035] A Figura 1 é uma vista em seção transversal de uma modalidade exemplar de um conjunto de mancal de contrabalanço de mola integrado de acordo com a presente revelação;

[0036] A Figura 12 é uma vista lateral de uma modalidade exemplar de um conjunto de mancal de contrabalanço de mola de torção integrado de acordo com a presente revelação;

[0037] A Figura 1 é uma vista superior de uma modalidade exemplar de um alojamento de mancal de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente revelação;

[0038] A Figura 13B é uma vista lateral de uma modalidade exemplar do inserto de mancal de mola de torção da Figura 13A de acordo com a presente revelação;

[0039] A Figura 14A é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de mancal de contrabalanço de mola integrado de acordo com a presente revelação;

[0040] A Figura 14B é uma vista em seção transversal frontal do conjunto de mancal de contrabalanço de mola integrado da Figura 14A;

[0041] A Figura 14C é uma vista em detalhe de um canto do espaço de elastômero de conjunto de mancal de contrabalanço de mola integrado da Figura 14A;

[0042] A Figura 15A é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um alojamento de mancal de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente revelação;

[0043] A Figura 15B é uma vista frontal do alojamento de mancal da Figura 15A;

[0044] A Figura 15C é uma vista lateral do alojamento de mancal da Figura 15A;

[0045] A Figura 15D é uma vista superior da bucha do conjunto de mancal da Figura 14A;

[0046] A Figura 16A é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de uma bucha de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente revelação;

[0047] A Figura 16B é uma vista em seção transversal frontal da bucha da Figura 16A;

[0048] A Figura 17A é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um cordel compressível de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente revelação;

[0049] A Figura 17B é uma vista em seção transversal frontal do cordel compressível da Figura 17A;

[0050] A Figura 17C é uma vista lateral do cordel compressível da figura 17A;

[0051] A Figura 17D é uma vista superior do cordel compressível da figura 17A;

[0052] A Figura 18A é uma vista em seção transversal frontal de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente invenção mostrado sem os cordéis compressíveis;

[0053] A Figura 18B é uma vista em seção transversal frontal do conjunto de contrabalanço de mola da Figura 18A mostrado em rotação;

[0054] A Figura 18C é uma vista em seção transversal frontal do conjunto de contrabalanço de mola da Figura 18A mostrado em rotação;

[0055] A Figura 19 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente revelação;

[0056] A Figura 20A é uma vista em seção transversal frontal de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente revelação;

[0057] A Figura 20B é uma vista em seção transversal frontal do conjunto de contrabalanço de mola da Figura 20 mostrado em rotação de 30 graus;

[0058] A Figura 20C é uma vista em seção transversal frontal do conjunto de contrabalanço de mola da Figura 20A mostrado em rotação de 52 graus;

[0059] A Figura 21 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente invenção mostrado montado sobre um tubo de torque ou viga de torção;

[0060] A Figura 22 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente invenção mostrado montado no conjunto de rastreador solar;

[0061] A Figura 23A é uma vista em seção transversal frontal de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente revelação;

[0062] A Figura 23B é uma vista em seção transversal frontal do conjunto de contrabalanço de mola da Figura 23 mostrado em rotação;

[0063] A Figura 23C é uma vista em seção transversal frontal do conjunto de contrabalanço de mola da Figura 23 mostrado em rotação;

[0064] A Figura 24 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente invenção mostrado montado sobre um tubo de torque ou viga de torção; e

[0065] A Figura 25 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola de acordo com a presente invenção mostrado montado no conjunto de rastreador solar.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0066] Nos parágrafos seguintes, as modalidades serão descritas em detalhes a título de exemplo com referência aos desenhos anexos, que não estão desenhados em escala, e os componentes ilustrados não são necessariamente desenhados proporcionalmente um ao outro. Por toda essa descrição, as modalidades e exemplos mostrados devem ser considerados como exemplares, ao invés de limitações da presente revelação. Como usado aqui, a “presente revelação” refere-se a qualquer uma das modalidades aqui descritas, e quaisquer equivalentes. Além disso, referência a vários aspectos da revelação por todo este documento não significa que todas as modalidades ou métodos reivindicados devem incluir os aspectos referenciados.

[0067] Rastreadores solares incorporando um ou mais conjuntos de contrabalanço de mola serão agora descritos. Os conjuntos de contrabalanço de mola aqui descritos são projetados para permitir um elevado grau de rotação e contrabalanceamento do peso projetado dos coletores montados no tubo de torque ou conjunto de viga de torque. Conforme mostrado na FIG. 1, um conjunto de rastreador solar exemplar 12 compreende pelo menos uma coluna de suporte 32, que pode ser qualquer forma e composto de qualquer material contanto que seja capaz de suportar os módulos PV ou coletores montados nele. Modalidades exemplares de um conjunto de rastreador solar 12 incluem duas colunas de suporte espaçadas 32. Um tubo de torque ou viga de torção 34 ou outra estrutura de rastreador é conectado à coluna de suporte. Mais particularmente, a viga de torção 34 liga as duas colunas de suporte e pode ser fixada às colunas de suporte 32 por um alojamento de mancal 36 e uma disposição de alojamento de mancal incluindo quaisquer fixadores adequados.

[0068] O tubo de torque ou viga de torção 34 pode ser de qualquer forma ou configuração adequada para suportar um suporte de montagem ou outro mecanismo de montagem, incluindo vigas conectadas múltiplas, e em modalidades exemplares, possui uma seção transversal circular, quadrada ou hexagonal. Deve-se notar que o tubo de torque ou viga de torção 34 poderia ser qualquer forma de seção transversal incluindo, mas não limitada a circular, arredondada, ovular, quadrado, retangular, triangular, pentagonal, hexagonal e octogonal. Num sistema que tem peso sobrependurado, o torque de carga projetado varia à medida que o sistema gira.

[0069] Um eixo de rotação 40 se estende através do tubo de torque ou viga de torção 34, que pode articular ou girar em torno do eixo de rotação 40. Módulos solares 42 podem ser montados no rastreador solar 12, ou montados sobre o tubo de torque ou viga de torção 34 utilizando grampos ou suportes de montagem 35 ou no suporte de montagem através de um conjunto de suporte de montagem de módulo ou outro dispositivo de montagem. Deve-se observar que os rastreadores solares poderiam empregar mais de um tubo de torque ou viga de torção em uma disposição de estrutura de torção de duplo ou de múltiplas vigas. Em tais modalidades, um rastreador teria duas ou mais vigas de torção que correm ao longo de seu comprimento. Uma fileira de múltiplos trilhos poderia ter duas ou mais vigas de torção que correm ao longo do comprimento da fileira.

[0070] Um suporte de montagem (não mostrado) é fixado ao tubo de torque ou viga de torção 34. Em modalidades exemplares, o suporte de montagem inclui um suporte de armação frontal e suporte de armação traseira (não mostrado). O suporte de armação frontal é disposto sobre um primeiro lado do tubo de torque ou viga de torção, e o suporte de estrutura traseira é disposto sobre um segundo lado oposto do tubo de torque ou viga de torção.

[0071] O rastreador solar 12 pode ter um sistema mecânico acionado por engrenagem que inclui uma cremalheira de engrenagem 14. O sistema mecânico também pode incluir um sistema de comando de engrenagens 16 que incorpora um limitador de torque 18 tal como uma embreagem limitadora de torque. Um motor 15 pode ser provido para acionar o sistema de acionamento de engrenagens 16, o qual, por sua vez, gira A viga de torção ou o tubo de torque 34 diretamente, ou aciona uma cremalheira de engrenagens 14, que por sua vez aciona o tubo de torque ou a viga de torção 34 ou outra estrutura de viga de montagem de módulo. A cremalheira de engrenagens pode ser uma cremalheira de engrenagens cilíndricas ou um acionamento de corrente em anel D, que é fixado ao tubo de torque rotacional ou viga de torção do rastreador. Assim, quando ativado pelo sistema de acionamento de engrenagens, o rastreador é girado. Uma segunda, terceira, etc. unidade mecânica, similar ao conjunto de rastreamento 12, pode ser conectada ao eixo de acionamento 25 com um conjunto de rosca sem fim separado e similar. Isto pode ser repetido para diversas unidades mecânicas num sistema mecânico acionado por engrenagens.

[0072] Conjuntos de rastreador solar 12 exemplares podem compreender ainda um ou mais amortecedores

58 incorporados em ou próximo à armação de engrenagens para controlar a libertação de força de torção e retardar o movimento do conjunto de rastreador solar. Os amortecedores 58 podem ter dupla função, como limitadores na extremidade do conjunto, ou amortecedores colocados em qualquer localização podem ser projetados para auxiliar a regular a velocidade de reação de soltura de torção e resistir às cargas de momento de articulação. Em modalidades exemplares, uma mola é integrada em pelo menos um dos amortecedores. Pode ser provido um suporte adicional que permite que um amortecedor 58 seja conectado entre o tubo de torção 34 e a coluna de suporte 32 do rastreador 12. Um amortecedor 58 pode ser incorporado no acionamento de engrenagem para controlar a taxa na qual o rastreador gira durante um evento de liberação de torque elevado. Quando a torção é aliviada permitindo que o sistema gire, a velocidade na qual o conjunto é permitido se mover pode ser controlada pelo atrito de deslizamento da embreagem, ou por um amortecedor externo ou ambos. Uma mola pode ser incorporada em um ou mais suportes de amortecedor.

[0073] Com referência às Figuras 2A-9, modalidades exemplares de conjuntos de contrabalanço de mola 10 e 10a serão agora descritas. Modalidades exemplares de um conjunto de contrabalanço de mola incluem um suporte superior 62, um suporte inferior 64, um amortecedor 66, um suporte 68, e uma mola 70, que pode ser uma mola de barra de tração, uma mola de extensão, uma mola lamelar, ou qualquer outro tipo adequado de mola. A mola 70 é localizada entre o suporte superior 62 e o suporte inferior

64 Mais particularmente, a primeira extremidade da mola 70 é diretamente ou indiretamente fixada ao suporte superior, e a segunda extremidade da mola 70 é diretamente ou indiretamente fixada ao suporte inferior 64. Como visto melhor nas Figuras 2A e 2B, suportes de mola 72 podem ser usados para ligar a mola 70 aos suportes superior e inferior 62, 64. Alternativamente, como visto melhor nas Figuras 5 a e 5B, a mola 70 do conjunto de contrabalanço de mola 10a pode ser conectada diretamente aos suportes superior e inferior 62, 64.

[0074] Em modalidades exemplares, o amortecedor 66 é posicionado substancialmente paralelo à mola 705. Mais particularmente, a primeira extremidade do amortecedor 66 é fixada ao suporte superior 62, e a segunda extremidade do amortecedor 66 é fixada ao suporte inferior

62. Em modalidades exemplares, um suporte 68 é fixado ao suporte superior 62 e é dimensionado e configurado para que um tubo de torque ou viga de torção 34 seja inserido através do suporte. Esta configuração do suporte proporciona fixação rápida e fácil ao tubo de torque ou viga de torção e incorporação do conjunto de contrabalanço de mola em um rastreador solar. Deve-se notar que pode ser usado mais de um suporte 68, e modalidades exemplares empregam dois ou mais suportes 68 para montar o conjunto de contrabalanço de mola ao tubo de torque ou viga de torção

34. Molas de contrabalanço e amortecedores também podem ser montados por suportes separados sobre as colunas de suporte no mesmo local ou em localizações diferentes com eficácia similar (não mostrada).

[0075] Como mostrado nas Figuras 3-4 e 6-9, um conjunto de contrabalanço de mola de extensão 10 ou 10a pode ser incorporado em um rastreador solar pela fixação do conjunto de contrabalanço de mola ao tubo de torque ou viga de torção do rastreador. Conforme mencionado acima, o conjunto de contrabalanço de mola 10 é conectado ao rastreador solar através de um ou mais suportes 68 na armação superior do conjunto. Mais particularmente, uma vez que o suporte é dimensionado e conformado para encaixar sobre o tubo de torque ou viga de torção, pode deslizar sobre o tubo de torque ou viga de torção (ou o tubo ou viga inserido através da abertura do suporte) para fixar o conjunto de contrabalanço de mola ao rastreador. Como melhor visto nas Figuras 4, 6 e 9, o conjunto de contrabalanço de mola também pode ser preso à coluna de suporte em uma ou mais localizações utilizando suportes inferiores 74. Mais particularmente, a armação superior pode incluir um pino, fixador rosqueado, ou outro tipo de fixador para fixar o mesmo a uma porção superior da coluna de suporte e/ou a armação inferior pode ter um ou mais suportes inferiores adicionais 74 que se encaixam em torno da coluna de suporte e a fixa em um local em ou próximo ao fundo da coluna de suporte.

[0076] Em configurações exemplares, um conjunto de contrabalanço 10 ou 10a pode ser incorporado em um conjunto solar que compreende uma ou mais linhas de rastreadores solares. O arranjo solar pode incluir trilhos individualmente motorizados sem ligações mecânicas entre as linhas. O conjunto pode incluir uma pluralidade de linhas de rastreadores solares constituídos por múltiplas filas de rastreadores solares ligados. Mais particularmente, múltiplos rastreadores solares podem ser ligados mecanicamente em uma grande configuração de arranjo, de modo que eles possam operar em uníssono, acionados por um único motor e controlador de rastreador. Em modalidades exemplares, uma mola é conectada ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo à primeira extremidade da fileira de rastreador, e outra mola é conectada ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo à segunda extremidade da fileira. Como discutido acima, cada mola pode ser incorporada em um conjunto de contrabalanço de mola ou num amortecedor ou conjunto de alojamento de mancal.

[0077] Modalidades exemplares incluem uma configuração em que duas molas de barra de tração são colocadas em direção às extremidades da fileira de rastreador. As molas de barra de tração podem ser incorporadas no conjunto de suporte de amortecedor ou localizadas separadamente dos amortecedores com um suporte separado. Modalidades exemplares incluem uma configuração em que duas molas de barra de tração de compressão são colocadas em direção às extremidades da fileira de rastreador. Molas de tração de compressão podem ser incorporadas no conjunto de suporte de amortecedor ou localizadas separadamente dos amortecedores com um suporte separado. Modalidades exemplares incluem uma configuração na qual duas molas de lâmina são colocadas em direção às extremidades da fileira de rastreador (não mostradas). As molas de lâmina podem ser incorporadas no conjunto de suporte de amortecedor ou localizadas separadamente dos amortecedores com um suporte separado. Em modalidades exemplares, as molas de barra de tração, extensão ou de lâmina, menores, podem ser localizadas em cada alojamento de mancal. As molas também poderiam ser integradas nos blocos de bloqueio dos alojamentos de mancal. Calhas exemplares podem incluir pontos de articulação de mola de torção que integrais com os alojamentos de mancal e/ou pontos de articulação de mola de torção que não são integrados aos alojamentos de mancal, mas contrabalançam o movimento.

[0078] Rastreadores solares incorporando as modalidades de conjunto de contrabalanço de mola não elastoméricas descritas acima tipicamente terão mecanismos de amortecimento inerentes. Os amortecedores e sua utilização em rastreadores solares são descritos em detalhes na Patente dos Estados Unidos Nº 581.678, emitida em 28 de fevereiro de 2017, que é aqui incorporada mediante referência em sua totalidade. Conforme melhor visto na Figura 1, Calhas solares exemplares podem compreender um amortecedor incorporado em ou próximo à cremalheira para controlar a libertação de força de torção e retardar o movimento do conjunto de rastreador solar. Um amortecedor pode ser incorporado no mecanismo de comando para controlar A taxa na qual o rastreador gira durante um evento de torque excessivo. O limitador de ângulo máximo pode então ser resistido não apenas pela cremalheira de engrenagem, mas pelos amortecedores na cremalheira ou limitadores na extremidade das fileiras de rastreadores solares 12, assim compartilhando a carga de torção da cremalheira 60 e distribuindo a carga de torção através de múltiplos pontos no tubo de torção 34. Os amortecedores 58 podem ter dupla função, como limitadores na extremidade do conjunto, ou como amortecedores colocados em qualquer localização podem ser projetados para auxiliar a regular a velocidade de reação de soltura de torção e resistir às cargas de momento de articulação.

[0079] Reportando-se a seguir à FIG. 10, uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola integrado que emprega molas em espiral distintas e uma parada rotacional será agora descrita. O conjunto de contrabalanço de mola 110 não provê amortecimento inerente, e um amortecedor adicional pode ser requerido para controlar a velocidade de movimento ou oscilação. O conjunto de contrabalanço de mola 110, mostrado em seção transversal, tem um alojamento 162 que inclui uma seção arredondada superior 166 que é deslizada sobre um tubo de torque ou viga de torção de um rastreador solar e uma seção inferior 168. Uma camada interna 174 de alumínio ou outro material estrutural adequado é disposta dentro da seção superior 166 do alojamento 162, e existe uma camada de material de sustentação de polímero circular 167 entre a seção superior 166 e a camada interna 174. A superfície interna da camada interna é dimensionada e conformada para encaixar sobre um tubo de torque ou viga de torção de um rastreador solar. Em modalidades exemplares, a superfície interna da camada interna 174 tem uma seção transversal octogonal, e a superfície externa tem uma seção transversal substancialmente circular.

[0080] A seção inferior 168 do alojamento 162 contém duas molas espirais 170, um bloco limitador 164 e possui uma superfície inferior para incorporar parafusos de montagem 172 ou outros mecanismos de fixação. Mais particularmente, o bloco de bloqueio 164 é localizado no centro do conjunto de contrabalanço de mola 110 diretamente abaixo da camada interna 174 abaixo. O bloco de bloqueio 164 é flanqueado em cada lado por molas em espiral 170, com uma mola helicoidal 170 adjacente ao lado direito do bloco de limitador 164 e a outra mola helicoidal 170 adjacente à esquerda lado esquerdo do bloco de limitador 164. Este projeto duplo de mola e limitador do conjunto de contrabalanço de mola 110 limita vantajosamente a rotação de um tubo de torque ou viga de torção ao longo de seu ângulo de rotação 176 de duas maneiras. Cada mola helicoidal 170 proporciona resistência rotacional, e dependendo da direção da rotação, ou a mola helicoidal no lado direito ou a mola helicoidal no lado esquerdo pode baixar para fora em compressão. Também, quando o tubo de torque ou viga de torção gira, a rotação pode ser limitada quando o bloco de parada 164 alcança o lado da seção inferior 168 do alojamento 162 do conjunto de contrabalanço da mola 110.

[0081] A Figura 1 ilustra uma modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola com uma bucha elástica radial. Esta modalidade também pode prover amortecimento inerente devido aos elastômeros falta de histerese elástica. O conjunto de contrabalanço de mola 210 compreende um alojamento 262 que tem um limitador 264 como parte da estrutura interna do próprio alojamento. Em modalidades exemplares, o alojamento 262 é feito de alumínio, ferro fundido, ou outro material estrutural adequado. Disposto dentro do alojamento 262 existe uma camada intermediária substancialmente redonda 270 composta de um material polimérico elástico. A camada intermediária de polímero 270 define um ou mais espaços de ar 272 dispostos dentro do mesmo. Em modalidades exemplares, há uma pluralidade de espaços de ar 272 espaçados entre si e se estendem em torno da circunferência da camada intermediária 270. Um acoplador 266, que pode ser um tubo metálico fundido em elastômero, disposto adjacente à superfície interna da camada intermediária 270. O acoplador 266 é dimensionado e configurado para ser deslizado sobre um tubo de torque ou viga de torção de um rastreador solar e, em modalidades exemplares, tem uma seção transversal octogonal.

[0082] Em modalidades exemplares, o alojamento 262 é substancialmente circular com lados estendidos e uma base substancialmente plana. E projetado para ter um limitador 264 no fundo da porção circular que aloja a camada intermediária 270 e o tubo metálico 266. O alojamento 262 também tem uma nervura central 274 em sua porção base localizada diretamente abaixo do limitador 264. Modalidades exemplares incluem pelo menos uma parada rotacional 268 sobre o acoplador 266. Um limitador rotacional 268 pode ser localizado em cada um dos cantos inferiores de cada lado lateral do acoplador 266. O alojamento 262 gira vantajosamente sem quaisquer superfícies corrediças. Em vez disso, como um tubo de torque ou viga de torção gira em torno de seu ângulo de rotação 276 (também 54, mostrado na Figura1), o conjunto de contrabalanço de mola 210 flexiona na camada elastomérica intermediária e proporciona uma força de mola rotacional. Quando o tubo de torque ou viga de torção gira para seu limite, um dos limitadores rotativos 268 sobre o acoplador 266 alcança o limitador 264 do alojamento 262. O elastômero entre os limitadores metálicos atua um limitador suave para rotação.

[0083] Com referência às Figuras 12, 13A e 13B, um conjunto de contrabalanço de mola com uma mola de torção de elastômero longitudinal integral e mancais de superfície que proporciona amortecimento inerente será agora descrito. Conjunto de contrabalanço de mola 310 compreende um alojamento de mancal 362 e um tubo de elastômero interno 374 ligado a dois insertos de metal ou plástico em forma octogonal em cada extremidade do tubo de elastômero 374 girando sobre uma camada de suporte de polímero 367 dentro do alojamento de mancal 362. Um alojamento de mancal exemplar 362 inclui uma seção arredondada superior 366 e uma seção inferior 368 que tem uma superfície inferior para incorporar parafusos de montagem 372 ou outros mecanismos de fixação. O alojamento 362 é feito de alumínio, ferro fundido, polímero construído ou outro material estrutural adequado. As seções superior e inferior 366, 368 são conectadas, e o alojamento completo 362 forma um interior circular. Camadas de mancal circulares 367 são dispostas nas extremidades do interior do alojamento 362 e são feitas de um material contendo polímero. O tubo de torção de elastômero interno 34 tem uma superfície externa com uma seção transversal substancialmente circular que se encaixa em um material de mancal de polímero circular 367 e uma superfície interna dimensionada e ligada a duas inserções conformadas em cada extremidade a ser deslizada sobre e rotacionalmente chaveada em um tubo de torque ou viga de torção 34. Em modalidades exemplares, a superfície interna tem uma seção transversal octogonal.

[0084] A camada de tubo de torção de elastômero 374 possui pelo menos uma protuberância integralmente formada que é chaveada ao alojamento de mancal 362. Em modalidades exemplares, o tubo de torção é mantido fixado ao alojamento de mancal no centro enquanto que cada extremidade é chaveada ao tubo de torque ou viga de torque. Nesta configuração, o tubo de torção torce a mola de torção elastomérica 374 em relação ao alojamento de mancal criando uma força rotacional de contrabalanço à medida que gira em qualquer direção. O tubo de torção de elastômero 374 é ancorado no alojamento 362 por linguetas anti-rotação 376 que se intertravam em furos na seção superior 366 do alojamento 362. Batentes Rotacionais 364 engatam o alojamento de mancal 362 nos entalhes 365 quando o limite de ângulo rotacional desejado é obtido. O projeto do conjunto de contrabalanço de mola 310 minimiza vantajosamente o diâmetro do conjunto configurando a camada de mola de torção 374 paralela ao eixo de rotação. Mais particularmente, os limitadores 364 e as extremidades de apoio da superfície da camada estrutural interna 374 estão localizados nas extremidades do alojamento 362 e chaveados à forma de um tubo de torque ou viga de torção nessas extremidades. As extremidades chaveadas são moldadas em um tubo de elastômero, que é conectado ao alojamento 362 no centro.

[0085] Reportando-se a seguir às Figuras 14A- 17D, conjuntos de contrabalanço de mola que proporcionam uma força de mola de contrabalanço e amortecimento inerente serão agora descritos. Conforme discutido em detalhe aqui, o conjunto de contrabalanço de mola 410 incorpora um ou mais cordéis compressíveis 478 para prover a força de mola contra o equilíbrio rotacional e a capacidade de amortecimento. Em modalidades exemplares, os cordéis compressíveis 478 são feitos de um material flexível, que pode ser um material elastomérico tal como borracha. A falta de histerese da borracha ou outro material elastomérico proporciona amortecimento natural, em alguns casos, evitando a necessidade de empregar um amortecedor. Os cordéis compressíveis são incorporados a um conjunto tendo um alojamento de mancal substancialmente quadrado e uma bucha substancialmente arredondada. O conjunto 410 é projetado para permitir um grande grau de rotação e contrabalanço de objetos pesados, tais como condutores solares que monta módulos solares. Mais particularmente, o projeto quadrado permite movimento rotacional de até mais ou menos 48 graus de rotação.

[0086] O conjunto 410 inclui a bucha 470, que é dimensionada e moldada de modo que possa ser deslizada sobre um tubo de torque ou viga de torção, ou de modo que um tubo de torque ou viga de torção possa ser deslizado através da bucha 470.A Superfície interna 472 da bucha 470 pode ser de qualquer forma adequada para corresponder à forma em seção transversal do tubo de torque ou da viga de torção. Em modalidades exemplares, a superfície interna 472 da bucha 470 tem uma forma octogonal e a superfície externa 480 é substancialmente redonda com quatro lóbulos 486 para comprimir as cordas compressíveis 478 à medida que gira. O conjunto de contrabalanço de mola 410 também inclui alojamento de mancal 476. A bucha 470 é disposta dentro do alojamento de mancal 476 e cordas compressíveis 478 situadas entre a bucha 470 e o alojamento de mancal 476. O alojamento de mancal 476 pode ser de qualquer modo adequado, e em modalidades exemplares tem substancialmente a forma quadrada com quatro cantos arredondados.

[0087] Em modalidades exemplares, a bucha 470 é disposta dentro do alojamento de mancal 476 junto com quatro cordéis compressíveis 478, cada corda compressível sendo localizada adjacente a um canto 484 do alojamento de mancal 476. Mais particularmente, como visto melhor nas Figuras 14A e 14B, quando a bucha 470 é disposta com o alojamento de mancal 476, existem quatro espaços 482 definidos entre a superfície externa 480 da bucha e a superfície interna dos cantos arredondados 484 do alojamento de mancal. Cada cordel compressível 478 é localizado em um espaço 482 de tal modo que os cordéis compressíveis são seguramente dispostos entre a bucha 470 e o alojamento de mancal 476. Os quatro lóbulos geralmente arredondados da superfície externa 480 da bucha 470 podem ter seções planas 488 situadas para corresponder aos espaços 482 de tal modo que os cordéis compressíveis 478 se apoiam nas seções planas da bucha.

[0088] Como visto melhor na Figura 16B, em modalidades exemplares, a bucha 470 tem uma seção transversal relativamente mais fina em cada seção plana 488 do que uma seção transversal relativamente mais espessa nos mais lóbulos 486 da bucha, e a superfície externa 480 da bucha se alterna entre as seções planas 488 e as seções mais arredondadas, ou lóbulos 486. As seções transversais mais finas são projetadas para acomodar as cordas compressíveis 478 nas seções planas 488 da bucha 470. Conforme visto melhor nas Figuras 16A e 16B, cada seção plana 488 da bucha 470 pode definir uma transição 490 a partir de um lóbulo 486 até um lóbulo adjacente 486.

[0089] À medida que a bucha 470 gira os cordéis compressíveis 478 rolam e comprimem para prover uma força de mola rotativa de contrabalanço. Esta força é função do durômetro (dureza) do elastômero e da relação de formato da bucha 470 e do alojamento de mancal 476 que aprisiona os cordéis compressíveis 478. Nesta modalidade, o mancal de mola é projetado para contrabalançar o peso rotacional sobreposto dos dispositivos montados no tubo de torque ou viga de torção. O peso projetado é uma função de seno do ângulo rotacional, peso e distância do peso a partir do centro de rotação. Portanto, é vantajoso projetar o perfil de força de mola do conjunto de mancal de mola de elastômero para proporcionar um perfil de resistência tão próximo de uma função de seno do ângulo de rotação que corresponde à amplitude do torque como resultado das forças de momento geradas pelos coletores montados sobre o tubo de torque ou viga de torção.

[0090] Conjunto de contrabalanço de mola 410 vantajosamente permite até + ou - 48 graus de rotação e benefícios de um pequeno envelope externo e quatro cordéis compressíveis. Aplicações requerendo + ou - 48 graus de rotação podem se beneficiar deste projeto devido ao seu pequeno raio do ponto de rotação central que minimiza o peso excessivo e o compartilhamento das cargas de mola e amortecedor com quatro cordéis compressíveis.

[0091] Como mostrado nas Figuras 18A-22, outra modalidade exemplar de um conjunto de contrabalanço de mola 510 proporciona amortecimento inerente mediante incorporação de cordas compressíveis 576 em um alojamento de mancal circular com três lóbulos e uma bucha triangular Reuleaux modificada 570. Em algumas aplicações, até + ou - 63 graus de rotação, cujo conjunto 510 pode facilitar.

[0092] Quando o tubo de torque ou viga de torção do conjunto de rastreador solar gira, as cordas de amortecimento 578 se comprimem à medida que a bucha 570 gira em torno do ângulo de rotação 592 e o alojamento de mancal 576 permanece em uma posição fixa. Mais particularmente, quando a bucha 570 gira e as três seções lobuladas 586 da bucha se deslocam em posição contra um mancal estacionário 576 , Cada corda de amortecedor 578 é comprimida entre a parede interna do alojamento de mancal

576 e a superfície lobulada 586 da bucha 570 à medida que o espaço 582 diminui em tamanho devido à posição alterada de cada seção lobulada 586. À medida Que os cordéis compressíveis 578 atingem a sua compressibilidade máxima, proporcionam uma força rotacional de mola e amortecimento mediante a liberação de compressão devido à falta de histerese do material elastomérico. Os cordéis compressíveis 578 podem ser feitos de um material flexível, que pode ser um material elastomérico tal como borracha. A falta inerente de histerese da borracha ou outro material elastomérico proporciona amortecimento natural, evitando a necessidade de empregar um amortecedor. O conjunto 510 é projetado para permitir um grande grau de rotação e contrabalançar as cargas momentâneas de objetos tais como os rastreadores solares que monta módulos solares.

[0093] O conjunto de contrabalanço de mola 510 inclui a bucha 570, que é dimensionada e moldada de modo que possa ser deslizada sobre um tubo de torque ou viga de torção, ou de modo que um tubo de torque ou viga de torção possa ser deslizado através do mesmo. Em modalidades exemplares, a superfície interna 572 da bucha 570 tem uma forma octogonal. A bucha 570 tem uma seção transversal substancialmente triangular, e a superfície externa 580 possui três seções predominantemente planas 588 constituindo os lados do triângulo e três seções arredondadas, ou lóbulos 586 constituindo os ângulos do triângulo. O alojamento de mancal 576 tem uma seção transversal substancialmente hexagonal com seis seções laterais planas 574 e seis cantos angulados 584. O alojamento de mancal 576 pode ser projetado de modo que os cantos não sejam todos iguais em seus ângulos. Em uma configuração exemplar, o canto inferior tem um ângulo menor do que o canto superior.

[0094] Em modalidades exemplares, a bucha 570 é disposta no interior do alojamento de mancal 576 de tal modo que cada um dos lóbulos 586 da bucha 327 a bucha 570 é localizada adjacente a um dos três cantos angulares internos alternados 584 do alojamento de mancal 576. Como visto melhor na FIG. 18 A, nesta configuração do conjunto 510, cada seção plana 588 da bucha 570 é localizada voltada para um dos outros três cantos inclinados internos alternados 584 do alojamento de mancal 576 de tal modo que um espaço 582 é definido entre cada seção plana 588 e cada canto inclinado interno 548.

[0095] A bucha 570 poderia ser usada com outra configuração do alojamento de mancal 676 mostrado nas Figuras 23A-25. Nesta variação do conjunto de contrabalanço de mola 510a, o alojamento de mancal 676 é substancialmente circular com três lóbulos 686, e a bucha 570 disposta dentro do alojamento de mancal 676 de tal modo que cada uma das três seções predominantemente planas 588 da bucha 570 é localizada voltada para um dos lóbulos 686 de tal modo que um espaço 582 seja definido entre cada seção plana 588 e cada lóbulo 686. Incorporando um alojamento de mancal geralmente redondo com três lóbulos entre os cordéis compressíveis melhor do que o projeto hexagonal nos grandes ângulos rotacionais.

[0096] À medida que a bucha 570 gira, os cordéis compressíveis 578 ambos rolam e comprimem em um espaço menor que resulta em uma força de mola de contrabalanceamento. Uma vez que o peso projetado do aparelho montado no tubo de torque ou viga de torção 34 cria uma força de momento em torno do centro do eixo de rotação, o projeto de mola é construído de forma ótima para contrabalançar igualmente a força de momento criada pelo aparelho à medida que gira. A força de contrabalanço é uma força de momento em torno de um centroide e, portanto, é uma função de seno do ângulo de rotação. A força de momento criada pelo peso sobrependurado do aparelho é igual a seno*ângulo*peso*distância a partir do centroide. Isto descreve uma função de seno com amplitude. Para projetar a força de contrabalanço igual correspondente, a forma da força de mola rotativa resultante deve ser uma função de seno e para derivar a amplitude desejada resultado da compressão dos cordéis compressíveis durante a rotação e sua correspondente resistência à compressão, de outro modo conhecida como sua dureza medida como durômetro. O durômetro do elastômero, suas características à medida que ele comprime e a relação geométrica de formato da bucha e do alojamento de mancal que aprisiona o suporte cordéis compressíveis são as variáveis que se relacionam com a obtenção da amplitude de contrabalanço desejada para se aproximar de uma curva de resistência à força do momento da função seno.

[0097] Em configurações exemplares, os cordéis compressíveis 578 são situados entre a bucha 570 e o alojamento de mancal 576. Em configurações exemplares,

existem três cordas compressíveis 578, as cordas compressíveis estando localizadas adjacentes a um canto inclinado interno 584 do alojamento de mancal 576. Mais particularmente, como visto melhor na FIG. 20 A, cada corda compressível 578 é localizada em um dos três espaços 582 definidos entre as três seções planas 588 da bucha 570 e o canto inclinado interno 584 do alojamento de mancal 576. Cada corda compressível 578 é localizada em um espaço 582 de tal modo que as cordas compressíveis são seguramente dispostas entre a bucha 570 e o alojamento de mancal 576.

[0098] O conjunto de contrabalanço de mola 510 permite vantajosamente um grande grau de rotação de um rastreador solar 12, que pode atingir até 126 graus, ou mais ou menos pelo menos 63 graus. Quando o tubo de torque ou a viga de torção do conjunto de rastreador solar gira, a bucha gira, o alojamento de mancal permanece em posição fixa, e as cordas de amortecimento se comprimem. Mais particularmente, quando a bucha 570 gira em torno do eixo de rotação 592 e as seções lobadas 586 da bucha se deslocam em posição em relação ao mancal estacionário 576, cada cordel de amortecimento 578 é comprimido entre a parede interna e cada canto inclinado 584 do mancal 576 e a borda de uma seção lobulada 586 da bucha 570 à medida que o espaço 582 diminui em tamanho devido à posição alterada de cada seção arredondada 586. Como os cordéis compressíveis 578 atingem a sua compressibilidade máxima, eles proporcionam amortecimento por causa da falta de histerese do material de borracha. Além disso, à medida que os cordéis compressíveis 578 atingem seu limite rotacional projetado, a rotação adicional é possível, mas a resistência à rotação pode ser projetada para aumentar dramaticamente à medida que a rotação excede o valor limite que criará um limitador suave para a rotação do sistema.

[0099] Modalidades exemplares de conjuntos de contrabalanço de mola aqui descritos, quando usados em conjunto com projetos de limitador de torção de um rastreador solar, permitem que o limitador de torção libere a tensão torção puramente como função do torque induzido pelo vento em vez de uma função do vento mais o torque induzido por peso excessivo no sistema. Isto permite um controle mais preciso sobre a soltura de torção e minimiza a velocidade e amortecimento necessários no sistema uma vez que o peso excessivo do sistema não é mais aplicado ao limitador de torção e não é aditivo para a força de torção ou velocidade de liberação resultante.

[0100] Configurações exemplares de conjuntos de contrabalanço de mola utilizadas com um limitador de torção eliminam a necessidade de espaços mortos e aumenta a densidade e a eficiência global de utilização terrestre da instalação de energia. Quando usados em conjunto com um limitador de torque, permitem que o limitador de torque reaja mais precisamente e previsivelmente, porque a posição do rastreador e a variável do peso sobrependurado não desempenham uma parte no torque aplicado ao limitador. Eles também reduzem a velocidade do sistema rastreador durante a libertação de torque, uma vez que o peso projetado de aditivo não aumenta a carga dinâmica uma vez que a soltura de torção está em movimento. Projetos exemplificativos reduzem a carga de impacto pelo contrabalanceamento do peso e podem também criar um bloqueio suave quando se encaixa os limitadores mecânicos nos mancais do rastreador.

[0101] Limitadores de torção, limitadores de torque, embreagens limitadoras de torção, e rastreadores solares, incorporando limitadores de torção e torque, são descritos em detalhes na Patente dos Estados Unidos Nº

581.678, concedida em 28 de Fevereiro de 2017, que é aqui incorporada integralmente mediante referência. Um sistema de acionamento de engrenagens exemplificativo compreende uma embreagem limitadora de torque e um conjunto de engrenagens que inclui pelo menos uma roda dentada. Em configurações exemplares, o sistema de acionamento de engrenagens do rastreador solar incorpora uma embreagem limitadora de torque no primeiro estágio de engrenagens do rastreador solar. As modalidades exemplares podem incluir um rastreador solar acionado por engrenagens de estágio único, em que o sistema de acionamento de engrenagens é um acionamento de engrenagem sem fim de estágio único que gira diretamente o conjunto de coleta solar. O conjunto de engrenagens pode incluir uma caixa de engrenagens de uma via e o limitador de torque pode ser uma embreagem limitadora de torque contida dentro da caixa de engrenagens. O limitador de torque, na forma de uma embreagem, poderia ser localizado entre a conexão da saída do acionamento da engrenagem sem-fim e a disposição do coletor solar. Modalidades exemplares também incluem rastreadores solares de dois estágios. O conjunto de engrenagens inclui pelo menos uma roda dentada, e em modalidades exemplares, a roda dentada é uma roda sem-fim.

[0102] Em modalidades exemplares, a embreagem limitadora de torque está localizada entre a conexão da saída da engrenagem sem-fim do primeiro estágio e a engrenagem do segundo estágio. A embreagem limitadora de torque pode ser localizada em uma saída do conjunto de engrenagens, na saída do primeiro estágio de engrenagens do rastreador solar, e antes de um local em que o sistema de acionamento da engrenagem engata a cremalheira do rastreador solar. A embreagem pode ser localizada em duas seções afuniladas da engrenagem de roda sem fim. Os dois afunilamentos de aço engatam a engrenagem de roda sem fim sob tensão elástica, que pode ser ajustável através de uma porca ou outro mecanismo de ajuste. Em vez de uma embreagem, o limitador de torque poderia ser um freio motorizado localizado na entrada de uma caixa de engrenagens bidirecional. O limitador de torque poderia ser um motor conectado a uma caixa de engrenagens bidirecional de entrada/saída assimétrica, onde a eficiência de acionar a entrada da caixa de engrenagens é maior do que a eficiência da caixa de engrenagens quando acionada a partir da saída. O rastreador solar pode ser um rastreador articulado de empurrar/puxar e o limitador de torque pode ser um dispositivo de deslizamento linear. O rastreador solar pode incluir um sistema hidráulico e o limitador de torque pode ser uma válvula de alívio de pressão. Em configurações exemplares, o mecanismo limitador de torque pode ser um conjunto de motor de acionamento de engrenagens bidirecional que traz de volta a um torque pré-determinado.

[0103] Em modalidades exemplares, a embreagem limitadora de torque pode ser incorporada a uma pluralidade de rastreadores solares conectados em um leiaute de conjunto compreendido por uma ou mais fileiras de rastreadores solares. Em modalidades exemplares, uma mola é conectada ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo à primeira extremidade da fileira de rastreador, e outra mola é conectada ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo à segunda extremidade da fileira. Como discutido acima, cada mola pode ser incorporada em um conjunto de contrabalanço de mola ou em um amortecedor ou conjunto de alojamento de mancal. As modalidades discutidas acima vantajosamente incluem menos tensão sobre o sistema de acionamento do rastreador, menos deflexão no tubo de torque ou estrutura solar, menos material necessário no tubo de torque ou viga de torção se a deflexão de torção estiver controlando o projeto, e a possibilidade do uso de articulações e estruturas descomplicadas.

[0104] Assim, vê-se que são fornecidos conjuntos de contrabalanço de mola, sistemas, e métodos incorporados em sistemas tais como rastreadores solares. Embora os sistemas, dispositivos e métodos tenham sido descritos em termos de modalidades exemplares, deve ser entendido que a descrição não precisa ser limitada às modalidades descritas. Embora as modalidades ilustrativas sejam descritas acima, ficará evidente para um versado na técnica que várias mudanças e modificações podem ser feitas na mesma sem se afastar da descrição.

[0105] Deve-se entender que qualquer uma das configurações anteriores e componentes especializados ou compostos químicos pode ser utilizada de forma intercambiável com qualquer um dos sistemas das modalidades precedentes.

Pretende-se cobrir várias modificações e disposições similares incluídas no espírito e escopo das reivindicações, cujo escopo deve receber a interpretação mais ampla de modo a abranger todas as modificações e estruturas similares.

A presente invenção inclui qualquer e todas as modalidades das reivindicações a seguir.

Pretende- se que as reivindicações anexas cubram todas essas alterações e modificações que se enquadrem dentro do verdadeiro espírito e escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de rastreador solar compreendendo: uma coluna de suporte; um tubo de torque ou viga de torção conectada à coluna de suporte; um mecanismo de montagem ligado ao tubo de torque ou viga de torção; um sistema de acionamento conectado ao tubo de torque ou viga de torção; e um conjunto de contrabalanço de mola conectado ao tubo de torque ou viga de torção.

2. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 1, em que o conjunto de contrabalanço de mola compreende: um alojamento de mancal; uma bucha disposta dentro do alojamento de mancal, a bucha sendo configurada para ser montada de modo deslizante sobre o tubo de torque ou viga de torção; e um ou mais cordéis compressíveis feitos de um material flexível, os cordéis compressíveis localizados entre a bucha e o alojamento de mancal.

3. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 2, em que o material flexível é um elastômero.

4. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 3, em que os cordéis compressíveis proporcionam amortecimento durante movimento rotacional do conjunto de rastreador solar.

5. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 2, em que a bucha tem uma seção transversal externa substancialmente circular com quatro lóbulos.

6. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 5, em que o conjunto de contrabalanço de mola permite até pelo menos mais ou menos 45 graus de rotação do tubo de torque ou da viga de torção.

7. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 2, em que a bucha tem uma seção transversal externa substancialmente triangular com três lóbulos.

8. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 7, em que o conjunto de contrabalanço de mola permite até pelo menos mais ou menos 60 graus de rotação do tubo de torque ou viga de torção.

9. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 2, em que a seção transversal do alojamento de mancal tem um de: formato substancialmente circular, substancialmente hexagonal, e substancialmente circular com três lóbulos.

10. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 1, em que o conjunto de contrabalanço de mola compreende: um alojamento de mancal; e uma bucha disposta dentro do alojamento de mancal, a bucha sendo configurada para ser montada de forma deslizante sobre o tubo de torque ou viga de torção.

11. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 10, em que o conjunto de contrabalanço de mola compreende ainda pelo menos uma mola helicoidal e um limitador rotacional.

12. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 10, em que pelo menos parte da bucha é feita de um material elastomérico.

13. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 12, em que a bucha define um ou mais espaços de ar.

14. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 12, em que o conjunto de contrabalanço de mola compreende ainda pelo menos um limitador rotacional.

15. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 10, em que o alojamento de mancal é feito de um material elastomérico e compreende ainda pelo menos um limitador rotacional.

16. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 1, em que o conjunto de contrabalanço de mola compreende: pelo menos um suporte superior e pelo menos um suporte inferior; pelo menos uma mola tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade da mola sendo fixada ao suporte superior e a segunda extremidade da mola sendo fixada ao suporte inferior; um amortecedor tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade do amortecedor sendo fixada ao suporte superior e a segunda extremidade do amortecedor sendo fixada ao suporte inferior, sendo o amortecedor posicionado substancialmente paralelo à mola; e um suporte fixado ao suporte superior de tal forma que o tubo de torque ou viga de torção seja inserido através do suporte para conectar o conjunto de contrabalanço de mola ao tubo de torque ou viga de torção.

17. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 16, em que a mola é selecionada a partir do grupo que consiste em: uma mola de barra de tração, uma mola de extensão e uma mola de laminar.

18. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 16, em que a mola é incorporada em um amortecedor, um conjunto de suporte amortecedor, ou um alojamento de mancal.

19. Conjunto de rastreador solar, de acordo com a reivindicação 16, incorporado em uma fileira de rastreador solar em que o conjunto de contrabalanço de mola compreende um primeiro conjunto de contrabalanço de mola conectado ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo a uma primeira extremidade da fileira e incorporando uma primeira mola e um segundo contrabalanço de mola conectado ao tubo de torque ou viga de torção em ou próximo a uma segunda extremidade da fileira e incorporando uma segunda mola.

20. Conjunto de contrabalanço de mola compreendendo: um alojamento de mancal tendo um ou mais lóbulos; uma bucha disposta dentro do alojamento de mancal tal que um ou mais espaços sejam definidos entre a bucha e os lóbulos; e um ou mais cordéis compressíveis feitos de um material flexível, os cordéis compressíveis dispostos nos espaços entre a bucha e os lóbulos.

21. Conjunto de contrabalanço de mola compreendendo: pelo menos um suporte superior e pelo menos um suporte inferior; pelo menos uma mola tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade da mola sendo fixada ao suporte superior e a segunda extremidade da mola sendo fixada ao suporte inferior; um amortecedor tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade do amortecedor sendo fixada ao suporte superior e a segunda extremidade do amortecedor sendo fixada ao suporte inferior, o amortecedor sendo posicionado substancialmente paralelo à mola; e um suporte fixado ao suporte superior, sendo o suporte dimensionado e configurado para um tubo de torque ou viga de torção ser inserido através do suporte de forma que o conjunto de contrabalanço de mola possa ser incorporado em um rastreador solar.