CN113606800A - 用于太阳能收集器的单轴跟踪支架系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于太阳能收集器(9)的单轴跟踪支架系统(1)包括：用于锚固于地面的固定结构(2)；以及适用于支撑太阳能收集器的平台(30)，该平台固定在至少一个中心水平梁(32)上，所述中心水平梁沿着位于附接至固定结构的至少一个轴承(4)内部的水平旋转轴可旋转地安装在固定结构上；其中所述至少一个轴承(4)包括：可旋转部件(5)，其包括用于容纳中心梁的壳体(50)和呈圆弧形并定心于水平旋转轴的导轨(51)，其中，所述导轨延伸到所述壳体的下方；以及基座(7)，其保持在固定结构之上并且固定于基座上的滚动元件滚动安装在可旋转部件的导轨中。

Description

用于太阳能收集器的单轴跟踪支架系统

相关申请

本发明是申请日为2015年10月29日、申请号为201580059952.3、发明名称为“用于太阳能收集器的单轴跟踪支架系统”专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于至少一个太阳能收集器的跟踪支架系统，特别是光伏板类型的太阳能收集器。

背景技术

本发明的目的在于单轴跟踪支架系统领域，也称为太阳能跟随器或太阳能跟踪器，也就是说为围绕一个单个水平旋转轴枢转的类型，以便在太阳上升和下降期间跟踪太阳。

本发明发现了应用于一个或多个太阳能收集器的单轴跟踪支架系统，特别在于其类型：

-光伏太阳能板与将太阳辐射转化为电能的光伏电池集成；

-集中光伏太阳能板与用于集中太阳辐射的光学系统集成，光学系统如菲涅耳透镜、放大镜或镜子，可以使太阳辐射朝向光伏电池聚集，光伏电池例如为高倍光伏太阳能板，也叫“HCPV”代表“高倍光伏”，或低倍的光伏太阳能板，也叫“LCPV”代表“低倍光伏”；

-太阳能板将太阳辐射转换成热能；

-镜面板将太阳辐射反射向太阳能接收器。

更特别地，本发明涉及一种单轴跟踪支架系统，其包括锚固于地面的固定结构，和用于支撑至少一个太阳能收集器的平台，并且平台固定在至少一个水平中心梁上，该水平中心梁可旋转地围绕水平旋转轴安装在固定结构上，水平旋转轴位于固定在固定结构上的至少一个轴承的内部，所述平台因此能够围绕该水平旋转轴可枢转地移动。

因此，已知的是，特别是从文件DE102006036150和US2008/0308091中，使用的轴承类型包括在其内部可枢转安装有中心梁的环形套筒，这些轴承一般为径向轴承类型。以这种方式，水平旋转轴与环形套筒的中心轴重合，环形套筒的中心轴与中心梁的中心轴重合。因此，在水平旋转轴距离平台的最小距离大致相当于轴承的轴套的外半径，从而有助于使其水平旋转轴远离平台/太阳能收集器套件的重心。

尽管如此，水平旋转轴越远离平台/太阳能收集器套件的重心，为了使平台/太阳能收集器套件围绕这个水平旋转轴旋转而获得的力就会越高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成了一个或多个轴承的单轴跟踪支架系统，使得水平旋转轴接近平台/太阳能收集器套件的重心，或者仍然使该水平旋转轴通过重心。

为此，提供一种用于至少一个太阳能收集器的单轴跟踪支架系统，特别是光伏板类型的太阳能收集器，所述支架系统包括：

-用于锚固于地面的固定结构；以及

-适用于支撑至少一个太阳能收集器的平台，所述平台固定在至少一个水平中心梁上，所述中心梁围绕位于固定在所述固定结构上的至少一个轴承内部的水平旋转轴可旋转地安装在固定结构上；

所述支架系统特征在于，所述至少一个轴承包括：

-可旋转部件，其一方面包括用于容纳中心梁的壳体，另一方面包括呈圆弧形、定心于所述水平旋转轴的导轨，所述导轨延伸到所述壳体的下方；以及

-基座，其保持在固定结构之上并且滚动元件固定于基座上、安装成在可旋转部件的导轨中滚动。

因此，水平旋转轴的位置由导轨确定，平台的位置由支撑中心梁的壳体确定。因此，通过作用于壳体相对于导轨的相对位置，并通过作用于导轨的形状，它作用于平台相对于水平旋转轴的位置，从而允许控制水平旋转轴以更接近平台/太阳能收集器套件的重心。

很明显，在本发明的文中，导轨呈圆弧形，而不是整圆的形状。因此，该导轨形成滚动轨道，该滚动轨道产生定心于该可旋转部件的水平旋转轴的旋转冲程，通过在滚动导轨中滚动的滚动部件，因此能够将中心梁旋转地固定到所述可旋转部件上。

根据一个特征，壳体由顶部开口的槽口形成和由固定在可旋转部件上的托架封闭，该托架将所述中心梁夹紧在所述槽口中。

因此，中心梁被安置在可旋转部件的壳体中，然后与闭合托架夹紧，从而使平台靠近轴承。

根据另一个特征，托架提供了上轴承表面，平台位于上轴承表面上。

因此，所述平台离开中心梁，但距离仅仅为托架的厚度，从而确保了平台和轴承之间的紧密接近。

在一个特定的实施例中，可旋转部件提供两个设置在槽口两侧的平坦的上边缘，所述上边缘与托架的上轴承表面基本上共面，从而平台同时位于该上轴承表面和所述上边缘上。

因此，所述平台在所述托架以及可旋转部件上均具有稳定的支撑件。

在一个特定的实施例中，导轨由在可旋转部件内部的贯穿槽构成，滚动元件被安装以便在所述槽中滚动。

有利地，所述基座包括两个设置在可旋转部件中的槽的两侧上的侧向元件，滚动元件固定在所述侧向元件上并插入在这些侧向元件之间，这些侧向元件将该滚动元件保持在所述槽中适当的位置。

因此，滚动元件被关闭或被封闭在两个侧向元件之间，从而保证了弧形槽内部滚动元件安装的优良机械稳定性。

根据本发明的一种可能性，可旋转部件由至少一个薄板组成，其中设置有壳体和导轨。

根据本发明的另一个可能性，导轨呈现小于或等于220°的角扇形的圆弧形状，角扇形优选地是在90°和180°之间，更优选地在120°和170°之间。

根据本发明的另一个有利的特征，中心梁沿中心轴延伸，其中壳体和导轨被构造成使得水平旋转轴位于所述中心梁的中心轴的上方。

因此，水平旋转轴接近平台，从而更接近平台/太阳能收集器套件的重心。

有利地，壳体和导轨被构造成使得水平旋转轴位于中心梁的上方，在平台的水平位置。

因此，水平旋转轴位于平台的水平位置，从而接近太阳能收集器套件的重心或仍然位于平台/太阳能收集器套件的重心的上方。

仍然有利的是，滚动元件是滚珠轴承类型，滚针轴承类型或滚轴轴承类型，其优点是保证可旋转部件相对于固定基座枢转几乎没有摩擦。

本发明还涉及所述导轨具有两个相对端部的特征，端部形成用于所述滚动构件的止动件。

在一个特定的实施例中，这些终端垂直地位于处于平面构造的中心梁的上表面下，其中平台是水平的。

因此，所述导轨不超过中心梁，从而使平台更接近中心梁。

根据另一个特征结构，跟踪支架系统还包括用于驱动中心梁旋转的系统，所述驱动系统被联接到致动器以驱动平台围绕水平旋转轴旋转。

附图说明

本发明的其他特征和优势将在阅读下述详细描述、非限制实施例和参考示出的附图显示，其中：

-图1是根据本发明的跟踪支架系统局部示意性底部透视图，其中光伏板在平台上就位；

-图2是图1的跟踪支架系统局部示意性底部透视图，其中包括根据本发明轴承上的放大图以及光伏板放置在平台上的适当位置；

-图3和图4是图1的跟踪支架系统局部主视图，分别呈平面构造、平台是水平的(图3)，和呈倾斜构造、平台相对于水平状态为倾斜的(图4)，这些图中的每一个都示出了侧向元件已经从其基部被部分剥离的轴，以使导向槽中的滚动元件在导向槽中的位置可视化；

-图5是图1的跟踪支架系统的局部和分解示意性顶部透视图，允许在分解状态轴承可视化；

-图6图7是图1的跟踪支架系统局部俯视立体图，分别呈平面构造、平台是水平的(图6)，和呈倾斜构造、平台相对于水平状态是倾斜的(图7)，为了清楚起见未示出平台和光伏板。

具体实施方式

参考附图，根据本发明的单轴跟踪支架系统1构成用于支持一个或多个太阳能收集器9的太阳能装置IN的跟踪支架系统1。在下面的描述中，太阳能收集器9是光伏板。

该跟踪支持系统1包括用于锚固到地面的固定结构2。参考图1，固定结构2是由锚固在地面上的多个塔架20构成的，例如通过起球(pilling)、旋拧、螺栓连接、压载或允许将固定结构2紧固并稳定于地面的其他等效手段。

该跟踪支架系统1还包括围绕水平旋转轴A可旋转地安装在固定结构2上的可移动结构3，更特别地，该可移动结构3可旋转地安装在塔架20的上端。

可移动结构3包括适于支撑光伏板9的平台30。例如，这个平台30是由接收光伏板9的诸如角件或型材的桁架31的组件构成，；这些光伏板9被固定在这些桁架31上，特别是通过旋拧。

可移动结构3还包括水平的中心梁32，平台30被固定于该中心梁32上。中心梁32围绕水平旋转轴A可旋转地安装在固定结构2上，并且更特别地可旋转地安装在轴承4内部的塔架20的上端；这些轴承4固定在塔架20的上端。

中心梁32沿着水平中心轴B延伸，并且在图中所示的例子中是方形截面的管状梁的形式，当然，可以考虑其他截面形状的中心梁32，如圆形和矩形截面。

所有的轴承4是相同的，并且每个轴承4主要包括可旋转部件5和可旋转地固定在中心梁32上的托架6，以及固定于固定结构2的基座7和滚珠轴承类型的滚动元件8。也可以考虑全部或部分滚动元件8是滚针轴承类型或滚轴轴承类型，特别是圆柱滚轴轴承类型。

可旋转部件5由薄板组成，薄板以两个金属板的形式压制并互相紧固，例如通过螺栓/螺母套件59螺栓连接，或可能通过焊接。可旋转部件5当然也可以由一个单一的金属板组成。

可旋转部件5相对于包括水平旋转轴A的中平面对称，该中平面是在平坦构造中垂直的，其中平台30是水平的。

可旋转部件5通常为“U”形并且提供了在顶部打开的槽口50，并且形成用于容纳中心梁32的壳体。

可旋转部件5还提供了定心于水平旋转轴A的呈圆弧形状的贯穿槽51，和包括120°和180°之间角度的角扇形，角扇形特别是在150°和170°之间。因此，上述中平面径向相对于圆弧形槽51对称延伸。

槽51在槽口50下面延伸，并在槽口50两侧上升。因此，槽口50位于定心于水平旋转轴A的内接虚圆之内并且随后是槽51。

参考图3，槽51提供了两个相对的终端52，形成用于滚动元件8的止动件，这些终端52位于基本垂直于与槽口50的上部入口同一水平上，处于被称作平面构造的构造中，其中平台是水平的。

中心梁32的高度大于槽口50的深度，使得该中心梁32从槽口50向上伸出，换句话说该中心梁从上部入口向上伸出。因此，中心梁32在槽口50的外侧具有上表面33，并且槽51的终端52因此位于垂直于呈平面构造的中心梁32的上表面33下方。

可旋转部件5提供两个设置在槽口50的两侧的平坦的上边缘53，并位于槽51的相应的终端52上。这些上边缘53是水平的，并且位于垂直于呈平面构造的槽口50的上部入口上面。

可旋转部件5提供了在槽口50每一侧的上突出部54，上突出部54呈平面构造水平延伸，并伸出金属板的右边和左边。上边缘53位于垂直于这些呈平面构造的上突出部54的上面。每一个上突出部54被穿孔。

可旋转部件5在槽口50的下方提供了两个呈水平构造水平延伸的下突出部55，下突出部55伸出金属板的右边和左边。每一个下突出部55被穿有两个孔，且这两个孔与上突出部54的两个孔对齐。中心梁32抵靠这些下部突出部55。

槽口50提供至少一个基本上与中心梁32一样大的部分，以横向阻挡槽口50内的中心梁32。

托架6关闭可旋转部件5的槽口50并固定在可旋转部件5上，以将该中心梁32夹紧于槽口50内部。

托架6提供了中心法兰60，中心法兰60与从槽口50伸出的中心梁32的上部相适应，此法兰60因此抵靠中心梁32的上部面33。

托架6还提供了两个平坦支腿61，在法兰60两侧延伸，这些支腿61抵靠可旋转部件5的上突出部54。每个支腿61被穿有两个孔，这两个孔与上突出部的54两个孔对齐。

托架6被夹紧抵靠中心梁32并且通过穿过支腿61、上突出部54和下突出部55相应孔的四套螺栓/螺母套件62固定在可旋转部件5上。

如图3和4所示，法兰60限定上轴承表面，平台30设置在该表面上并且可旋转部件5的上边缘53与托架6的法兰60的上轴承表面基本上共面，以便平台30同时位于该上轴承表面和上边缘53上。

如图3所示，槽口50和槽51被成形为使得水平旋转轴A位于中心梁32的中心轴B的上方，或者仍然位于平台30水平面处的中心梁32的上方，并且优选地使水平旋转轴A通过平台30/光伏板9套件的重心G设置。

基座7由两个折叠的金属板70组成，金属板70在可旋转部件5周围形成侧向元件。

每个板70包括穿有两个孔的上部71，所述上部71用于紧固两个滚动元件8。在这种情况下，两个板70的上部71设置在可旋转部件5槽54的两侧，以及滚动元件8被固定在这些上部71，位于这些彼此相对的上部71之间。更特别地，滚动元件8借由螺栓/螺母套件80通过螺栓连接紧固，螺栓/螺母套件80穿过上部71和环形滚动元件8对齐的孔。

因此，滚动元件8被安装以便于在槽51中滚动，并且被插入在这些上部71之间，上部71保持这些滚动元件8位于槽51中。因此，当平台30枢转时可旋转部件5与中心梁32枢转，可旋转部件5相对于固定基座7枢转被允许且由可旋转部件5中的槽51内的滚动元件8的滚动接触来引导。

每一个板70包括下部72，也被穿孔具有孔并借由螺栓/螺母套件73通过螺栓连接紧固在相应的塔架20的上端。更优选地,下部72提供了多个垂直对齐的孔，为了适应轴承4在相应塔架20上的垂直位置，为了建立中心梁32的水平状态从而建立平台30的水平状态。

还需要注意的是，根据本发明的跟踪支架系统配备了(未示出)用于驱动中心梁32旋转的系统，为了确保平台30围绕水平旋转轴A的旋转。所述驱动系统由致动器联接和控制，例如气缸致动器类型(电、气动或液压)或电动机类型(例如旋转电机)。所述驱动系统形成机械系统，用于将致动器输出的运动(旋转电机的旋转运动，或气缸致动器的线性运动)传递到中心梁32的旋转运动中。作为一个非限制性的例子，所述驱动系统可以是可变形的平行四边形系统、滑轮系统、小齿轮系统、链条系统、皮带系统、离合器系统、传动轴系统、连杆系统等。

致动器可以适合于跟踪支架系统，也可以在多个跟踪支架系统之间共享。在致动器共享的情况下，不同的跟踪支架系统的中心梁32可旋转地联接，以便在共同致动器的作用下同步旋转。

当然，上面提及的实施例不是限制性的，在不背离本发明的范围的前提下，可以把其他改进和细节引入根据本发明的所述跟踪支架系统，例如可以实施，其他形式的紧固结构或者平台。

Claims (13)

1.一种太阳能跟踪器轴承，包括：

可旋转部件，包括用于容纳太阳能跟踪器的水平中心梁的壳体；

在可旋转部件上形成的呈弧形的导轨；

与导轨啮合并且可固定在固定结构上的基座，其中所述基座允许可旋转部件沿导轨的弧形方向旋转。

2.根据权利要求1的太阳能跟踪器轴承，其中基座包括与导轨啮合的至少一个滚动元件。

3.根据权利要求1所述的太阳能跟踪器轴承，其中导轨是形成在可旋转部件中的槽。

4.根据权利要求1所述的太阳能跟踪器轴承，其中导轨延伸到壳体下方。

5.根据权利要求1的太阳能跟踪器轴承，还包括可固定到可旋转部件的托架，以关闭形成在壳体顶部的开口，将水平中心梁固定在所述壳体中。

6.根据权利要求5的太阳能跟踪器轴承，其中所述托架具有上轴承表面，一个或多个太阳能模块固定在上轴承表面上。

7.根据权利要求3所述的太阳能跟踪器轴承，其中基座包括两个设置在槽的两侧上的侧向元件，并且还包括固定在所述侧向元件上并插入在这些侧向元件之间的至少一个滚动元件，所述侧向元件将至少一个滚动元件固定在槽中。

8.根据权利要求1所述的太阳能跟踪器轴承，其中可旋转部件包括至少一个薄板，在所述薄板中设置有外壳和导轨。

9.根据权利要求1的太阳能跟踪器轴承，其中导轨具有小于或等于220°的角扇形的弧形。

10.根据权利要求9的太阳能跟踪器轴承，其中角扇形在90°和180°之间。

11.根据权利要求9的太阳能跟踪器轴承，其中角扇形在120°和170°之间。

12.根据权利要求11的太阳能跟踪器轴承，其中可旋转部件和导轨构造成使得水平旋转轴位于壳体上方。

13.根据权利要求2的太阳能跟踪器轴承，其中滚动元件是滚珠轴承类型、滚针轴承类型或滚轴轴承类型。

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