CN114175501A - 用于结构、特别是格构结构的系杆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够在结构的两个紧固点处紧固的系杆(13),所述系杆(13)具有包括第一圆形开口(17)的第一紧固端部(15)和包括第二圆形开口(18)的第二紧固端部(16)。根据本发明,该系杆(13)具有垫圈(19),该垫圈设置有偏心孔口(21),所述垫圈(19)被同心地接纳在该第二圆形开口(18)中并且在所述第二圆形开口(18)中可旋转地移动以修改该偏心孔口(21)的位置,以便改变所述偏心孔口(21)与该第一圆形开口(17)之间的轴间紧固距离。
Description
技术领域
本发明涉及刚性系杆在结构上的紧固。
特别地,本发明涉及一种能够紧固在结构的两个紧固点处的系杆,该系杆具有两个紧固端部,每个紧固端部包括圆形紧固开口。
这种系杆常规地通过将每个圆形紧固开口放置在结构上的紧固点处的对应开口的前方并且通过使用螺栓系统组装每个紧固端部而被紧固到结构,该螺栓系统的紧固螺钉穿过彼此紧邻放置的这些开口。
背景技术
在许多结构、特别是金属格构结构中,使用系杆以便使整体刚化。
在本申请人的名义下的文件WO 2018/033495中描述的格构结构中利用系杆的这种用途,该格构结构被用作用于太阳跟踪器的台面的支撑结构。
然而,系杆被紧固所在的结构的组成元件被制造时具有制造公差,因此使得在结构上的系杆的紧固点之间的距离显著变化。
对这些公差差异的补偿不能通过在紧固点处引入游隙来实施,在这些情况下系杆屈曲的风险会变高。为了避免系杆的屈曲,它们应该优选地紧固具有轻微的拉伸预张力。
目前,这个问题是利用系杆尖端处的螺纹/螺母系统来解决的。然而,这种解决方案被证明是昂贵的并且需要大量的安装时间。
发明内容
本发明描述了一种系杆,该系杆的允许将其紧固在结构上的元件使得能够解决上述公差和预张力的问题,同时提供低的制造成本和减少的安装时间。
更具体地,本发明首先涉及一种能够借助于两个紧固螺钉来紧固在结构的两个紧固点处的系杆,所述系杆具有纵向本体,该纵向本体设置有包括第一圆形开口的第一紧固端部以及包括第二圆形开口的第二紧固端部,其特征在于,该系杆具有垫圈,该垫圈包括圆柱形外部封套本体并且设置有偏心贯通孔口,所述垫圈被同心地接纳在该第二圆形开口中并且在所述第二圆形开口中可旋转地移动以修改该偏心孔口的位置,以便改变所述偏心孔口与该第一圆形开口之间的轴间紧固距离。
根据本发明的系杆的其他有利的且非限制性的特性:
-所述圆柱形外部封套本体可以通过支承套环延伸,该支承套环的内支承表面适于支承抵靠该系杆的该第二紧固端部的平面表面;
-所述支承套环可以形成该垫圈的多边形头部;
-所述支承套环的该内支承表面优选地具有区域,该区域被结构化以增加所述内支承表面与该系杆的该第二紧固端部的平面表面之间的接触的摩擦系数;
-所述结构化区域例如由在该垫圈的轴向方向上突出的尖突或由围绕该垫圈的轴线径向布置的条带形成;
-作为变体,所述支承套环的该内支承表面可以具有由粘合剂类型的材料制成的涂层,从而增加所述内支承表面与该系杆的该第二紧固端部的平面表面之间的接触的摩擦系数;
-该第二圆形开口具有的直径大于该第一圆形开口的直径;
-该偏心孔口具有的直径基本上等于该第一圆形开口的直径。
本发明还涉及一种用于将上述系杆安装在结构上的方法,其特征在于,该方法包括:
-借助于第一紧固螺钉将该系杆的该第一紧固端部紧固在该结构的第一紧固点处的步骤,该第一紧固螺钉穿过该系杆的该第一圆形开口和该结构的第一开口,该第一开口紧邻所述第一圆形开口;
-通过使该系杆围绕该第一紧固螺钉的轴线枢转而将该系杆的该第二紧固端部定位成基本上紧邻第二开口的步骤,该第二开口位于该结构的第二紧固点处;
-通过使该垫圈在该第二圆形开口中旋转并使该系杆围绕该第一紧固螺钉的轴线枢转来调整该垫圈的该偏心孔口的位置的步骤,以便将该偏心孔口定位在该第二开口的前方;
-借助于第二紧固螺钉将该系杆的该第二紧固端部紧固到该结构的所述第二紧固点的步骤,该第二紧固螺钉穿过该垫圈的该偏心孔口和所述第二开口。
根据本发明的方法的其他有利的且非限制性的特性:
-如果该系杆经受纵向拉力,该第二紧固螺钉优选地以足以抵抗该垫圈的旋转的拧紧扭矩被拧紧;
-在拧紧之前,可以将扭矩施加到该垫圈,以便将轻微的张力施予到该系杆中。
本发明此外涉及一种格构结构,该格构结构具有:轨道,这些轨道沿着主延伸方向相互平行地延伸;横梁,该横梁沿着该主延伸方向分布以便将这些轨道成对地机械连接;以及多个系杆,该多个系杆连接两个邻近的轨道和两个连续的横梁,所述格构结构的特征在于,该多个系杆中的至少一个系杆是根据本发明的第一主题的系杆。
本发明此外涉及一种太阳跟踪器,该太阳跟踪器包括:
-移动装置,该移动装置包括配备有至少一个太阳能采集装置的台面、在长度L上纵向延伸以便支撑所述台面的支撑结构、被配置成支撑所述支撑结构的第一支撑拱架和第二支撑拱架;
-第一地面支承支撑件和第二地面支承支撑件,该第一地面支承支撑件和该第二地面支承支撑件相应地被配置成支撑该第一支撑拱架和该第二支撑拱架;以及
-运动学驱动装置,该运动学驱动装置被配置成驱动该移动装置相对于该第一地面支承支撑件和该第二地面支承支撑件旋转;
该太阳跟踪器的特征在于,所述支撑结构是根据本发明的格构结构。
附图说明
以下参考通过非限制性示例给出的附图的说明将清楚地解释本发明的组成内容以及可以如何实施本发明。在附图中:
[图1]图1展示了太阳跟踪器的移动装置的某些元件,特别地示出了已知的格构支撑结构;
[图2]图2部分地展示了图1的格构支撑结构的侧视图;
[图3]图3展示了根据本发明的一个可能的实施例的系杆的三个视图(a)、(b)和(c),相应地不具有紧固垫圈和具有带偏心孔口的紧固垫圈(根据垫圈的两个不同位置);
[图4]图4展示了根据本发明的图3的系杆所配备的具有偏心孔口的紧固垫圈的一个可能的实施例的四分之三视图(a)和从下方的视图(b);
[图5]图5展示了根据本发明的用于将系杆安装在结构的两个点处的方法的各个步骤;
[图6]图6是一经与结构组装的系杆的一个端部的侧视图。
具体实施方式
在附图中,相同或等同的元件将具有相同的附图标记。
在下文中,将在使用系杆来用于太阳跟踪器中使用的格构结构的非限制性背景下描述本发明。当然,系杆的可调整紧固的原理(将在下面详细描述)可以适用于具有至少一个系杆在其两个端部处紧固到结构的任何结构。
图1和图2呈现了太阳跟踪器的某些部件,该太阳跟踪器特别是从文件WO 2018/033495中已知的。这个太阳跟踪器基本上包括:
-移动装置,该移动装置包括配备有至少一个太阳能采集装置(例如,光伏面板)的台面(未呈现)、在长度L上纵向延伸以便支撑台面的支撑结构1、被配置成支撑该支撑结构1的第一支撑拱架2和第二支撑拱架3;
-第一地面支承支撑件4和第二地面支承支撑件5,该第一地面支承支撑件和该第二地面支承支撑件相应地被配置成支撑该第一支撑拱架2和该第二支撑拱架3。
在所呈现的非限制性实施例中,第一支撑拱架2和第二支撑拱架3被布置在距支撑结构1的端部一定距离处。支撑结构1因此被布置成经由第一支撑拱架2悬伸在第一地面支承支撑件4上并且经由第二支撑拱架3悬伸在第二地面支承支撑件5上,这允许由支撑结构1支撑的机械应力的有利分布,从而使得能够在维持高机械强度的同时减小移动装置的重量和形变(偏转)。
支撑结构1是格构结构,其具有沿着主延伸方向相互平行地延伸的轨道和沿着主延伸方向分布以便将轨道成对地机械连接的横梁。
在图1和图2中呈现的非限制性示例中,格构结构具有三个轨道6、7和8以及大量横梁,这三个轨道沿着主延伸方向相互平行地延伸。
每个横梁9的两个端部中的每个端部借助于紧固到这个轨道的板10来连接到这三个轨道6、7或8之一。
如在图1中可以更具体地看到的,横梁9可以相对于三个轨道6、7和8布置,从而形成多个相互平行的三角形11,每个三角形被包含在垂直于主延伸方向的平面中。这些三角形可以沿着主延伸方向规则地分布。作为变体,三角形的密度可以在结构的期望增加机械强度的区域中(例如,在第一支撑拱架2和第二支撑拱架3中的一个和/或另一个处)局部地增加。
支撑结构1还包括系杆12。这些系杆12被布置成将两个三角形11成对地连接。例如,如在图2中可以看到的,两个系杆12通过它们的端部来连接两个连续的三角形,对于每个系杆12,这些端部一方面连接在紧固到轨道7的一个对应的板10处,并且另一方面连接在紧固到轨道6的另一个对应的板10处。系杆12可以有利地被加压在张力下,从而增加支撑结构1的机械强度。如在图1中可以看到的,该结构可以具有大量的系杆12,每个系杆连接两个连续的三角形11的两个顶点。
如引言中所指示的,在安装如上所述的结构的过程中经常遇到的一个问题是不同结构元件的尺寸的变化。具体地,由于制造公差引起的这些变化通常需要在紧固处通过游隙来补偿。系杆(根据本发明,该系杆的至少一个紧固端部承载偏心垫圈)使得能够通过允许调整系杆上的紧固点之间的距离来应对这个问题,因此提出没有游隙的控制,而不管结构元件的尺寸变化。
图3呈现了根据本发明的一个可能的实施例的系杆13。这个系杆可以特别地用于代替上述图1和图2的格构结构1的系杆12中的任一个。图3更精确地展示了对应于不具有偏心垫圈的系杆的第一视图(a)、对应于具有处于第一角位置的偏心垫圈的系杆的第二视图(b)、以及对应于具有处于相对于第一角位置180度相反的第二角位置的偏心垫圈的系杆的第三视图(c)。
系杆13包括纵向本体14(例如,具有圆形截面的金属本体),该纵向本体设置有两个紧固端部15和16,以允许将系杆紧固在结构的两个紧固点处。
常规地,每个紧固端部15、16相应地包括圆形开口17和18。在图中呈现的非限制性示例中,每个紧固端部15、16由扁平适配件形成,该扁平适配件被紧固到系杆13的纵向本体14的一个端部并且刺穿具有对应的圆形贯通开口17或18。适配件的紧固可以以任何可能的方式实施,特别是通过焊接或钎焊。作为替代方案,适配件可以与系杆13的本体14整合。形成两个紧固端部15、16的扁平适配件在同一平面中延伸,并且被刺穿以便形成圆形贯通开口17和18。
圆形开口17的直径被选择成能够轴向地接纳组装构件,例如常规地,螺栓的螺杆。
圆形开口18的直径大于圆形开口17的直径,以便能够同心地容纳偏心垫圈19,如下文将解释的。
在常规的系杆中,圆形贯通开口17和18的中心分开的距离D固定系杆的轴间紧固距离的值。
以不同的方式,并且根据本发明,系杆13的轴间紧固距离可通过使用同心地接纳在圆形贯通开口18中的特定垫圈19而调整(图3的(b))。
图4呈现了这种垫圈19的示例性实施例的两个视图,即,四分之三视图(a)和从下方的视图(b)。在安装在图3的(a)的系杆的紧固端部16的圆形开口18中之前,垫圈被单独地示出。
垫圈19由圆柱形外部封套本体20形成,该圆柱形外部封套本体被刺穿具有圆形贯通孔口21,该圆形贯通孔口具有半径R21。优选地,贯通孔口21具有与设置在系杆的另一个端部15上的圆形开口17相同的直径,此直径需要足以轴向地接纳紧固螺钉。这有利地使之能够对于系杆的两个端部中的每一个端部使用相同的紧固螺钉。此直径优选地略微大于紧固螺钉的外直径(根据本领域中已知的尺寸确定),这是为了确保无游隙的紧固。圆柱形外部封套20的半径R20优选地由以下关系式确定:
[数学式1]
R20=d+R21+dr
其中,dr对应于确保所述偏心垫圈的机械耐久性的足够的材料裕度。
如可以更具体地看到的,特别是在图3的(b)和图4的(b)中,贯通孔口21相对于圆柱形外部封套20的中心C偏心的距离为d,这与其孔口居中的常规垫圈形成对比。距离d例如等于4毫米。圆柱形外部封套本体20具有的高度足以使得能够将垫圈19保持在圆形开口18中,此高度优选地至多等于形成系杆13的紧固端部16的扁平适配件的厚度。
垫圈19的圆柱形封套本体20通过支承套环22轴向地延伸。偏心孔口21还轴向地穿过支承套环22。
套环22的被定向在圆柱形封套本体20前方的那个表面形成垫圈19的内支承表面23,该内支承表面适于当垫圈19被接纳在圆形开口18中时支承抵靠系杆13的第二紧固端部16上的扁平适配件的平面表面。内支承表面23优选地具有区域,该区域被构造成增加内支承表面与系杆的第二紧固端部16的平面表面之间的接触的摩擦系数,其原因将在下面解释。这个结构化区域可以通过移除材料或通过添加材料来生产。优选地,如图中所展示的,纹理化区域由围绕垫圈19的轴线径向地布置在内支承表面23上的条带形成,特别地在切线方向上增加摩擦系数。作为替代方案,纹理化区域可以由在垫圈9的轴向方向上突出的尖突形成,这些尖突被均匀地布置或成组地布置在内支承表面23上。因此,还可以借助于突出的尖突形成径向条带。代替结构化区域或除结构化区域之外,还可以通过添加粘合剂类型的额外材料(例如,作为内支承表面23上的涂层)来增加摩擦系数。
支承套环22可以是多边形形状的,以便借助于工具来简化对垫圈的处理。优选地,如图中所展示的,支承套环22是六边形的,使得它可以被常规的扳手夹持。
垫圈19的圆柱形封套20的外直径适于允许这个垫圈在圆形开口18中可旋转地移动,如图3的(b)中的箭头所展示的。使圆柱形封套20围绕其穿过开口18的中心的轴线旋转的效果是使偏心孔口21的中心在围绕系杆13的开口18的中心的半径为d的圆上移位。因此,通过修改偏心孔口21的位置,可以改变系杆的轴间紧固距离,该轴间紧固距离在此对应于偏心开口21与第一圆形开口17之间的距离。更确切地,根据赋予垫圈19的旋转角,轴间紧固距离可以采取D-d(图3的(c)中所示的垫圈的角位置)与D+d(图3的(b)中所示的垫圈的角位置)之间的任何值。因此,这个可变轴间距离使得能够补偿一定的制造公差。
现在将参考图5详细描述为了在相应地位于结构的两个紧固区域30和31上的两个紧固点处安装和紧固系杆13而实施的步骤。所讨论的结构是例如上面参考图2描述的格构结构。在这种情况下,紧固区域30和31是两个板10的两个区域,这两个板被紧固到轨道6和7。
图5的每个视图(a)至(e)展示了特写视图,仅示出了系杆的紧固端部15或16中的一个紧固端部以及该结构的相关联的紧固区域30或31。
系杆的第一紧固端部15最初具有游隙地被紧固到该结构的区域30上的第一紧固点,如图5的视图(a)所展示的。这个紧固步骤常规地通过将第一紧固端部15的圆形开口17(图3)紧邻第一紧固点处的对应的第一贯通开口(未示出)放置来实施。然后借助于穿过这两个邻近开口的螺栓的第一紧固螺钉32来实施组装。第一紧固螺钉32在没有拧紧的情况下被暂时地螺栓连接,以便允许系杆围绕第一紧固螺钉32的轴线枢转。
此后,在通过图5的视图(b)和(c)示意性表示的定位步骤中,系杆围绕第一紧固螺钉32的轴线枢转,直到系杆的第二紧固端部16在第二紧固点处在第二贯通开口33的前方,该第二紧固点位于结构的紧固区域31上。在图5的视图(c)中所示的位置中,垫圈19紧邻结构的开口33定位,但是偏心孔口21和开口33不一定是同心的。这是因为垫圈在安装之前已经被引入到系杆上的任意位置中,该位置通常不与对应于将结构的两个紧固点分开的距离的轴间距离匹配,该轴间距离此外由于制造公差而改变。
在这种情况下,偏心孔口21的位置被调整成使得它被正确地定位在结构的开口17的前方(图5的视图(d))。此调整操作基本上通过旋转垫圈19并围绕第一紧固螺钉32的轴线略微枢转系杆来实施。因此,可以调整恰好对应于结构的开口之间的距离的轴间距离,从而使得能够补偿结构的元件的制造公差。
然后将组装螺栓的第二紧固螺钉34插入穿过结构的偏心孔口21和开口17(图5的(e))。
根据第一安装可能性,然后将第一紧固螺钉32和第二紧固螺钉34牢固地拧紧,以便获得被安装在结构上而没有被置于预应力下的系杆。
然而,优选地,并且根据第二安装可能性,将扭矩施加到偏心垫圈,以便将轻微的张力施予到系杆中,从而消除板、螺钉与系杆之间的连接中的所有游隙。然后,在螺钉34中施加足够的拧紧扭矩,以便将张力F0施予到组件中(见图6)。
这是因为如果系杆经受沿着其纵向本体14的拉力F,则将扭矩C2施加到垫圈,此扭矩的最大值是拉力F和距离d的函数,根据以下关系式:
[数学式2]
C2max=F×d
因此必须抵抗此扭矩C2,以便确保垫圈不转动。为此,拧紧扭矩C1的值必须被选择成大于扭矩C2的值。换言之,如果系杆经受纵向拉力F,则第二紧固螺钉34以足以抵抗垫圈的旋转的拧紧扭矩C1被拧紧。扭矩C1的值由以下关系式确定:
[数学式3]
当然,通过在垫圈19的内支承表面23上使用条带或尖突和/或通过由粘合剂类型的材料制成的涂层,改善了防旋转效果。
通过本发明,由偏心垫圈组成的单个移动部分使得能够实现吸收游隙和紧固系杆的两个功能。因此,该解决方案实现起来非常简单,对迄今使用的系杆的设计进行了最小程度的修改。此外,与在系杆的端部处使用螺纹的已知控制系统相比,在将根据本发明的系杆安装在结构上的过程中的控制非常迅速。
Claims (14)
1.一种能够借助于两个紧固螺钉来紧固在结构的两个紧固点处的系杆(13),所述系杆(13)具有纵向本体(14),该纵向本体设置有包括第一圆形开口(17)的第一紧固端部(15)以及包括第二圆形开口(18)的第二紧固端部(16),其特征在于,该系杆具有垫圈(19),该垫圈包括圆柱形外部封套本体(20)并且设置有偏心贯通孔口(21),所述垫圈(19)被同心地接纳在该第二圆形开口(18)中并且在所述第二圆形开口(18)中可旋转地移动以修改该偏心孔口(21)的位置,以便改变所述偏心孔口(21)与该第一圆形开口(17)之间的轴间紧固距离。
2.根据权利要求1所述的系杆(13),其特征在于,所述圆柱形外部封套本体(20)通过支承套环(22)延伸,该支承套环的内支承表面(23)适于支承抵靠该系杆(13)的该第二紧固端部(16)的平面表面。
3.根据权利要求2所述的系杆(13),其特征在于,所述支承套环(12)形成该垫圈(19)的多边形头部。
4.根据权利要求2或3所述的系杆(13),其特征在于,所述支承套环(22)的该内支承表面(23)具有区域,该区域被结构化以增加所述内支承表面与该系杆(13)的该第二紧固端部(16)的平面表面之间的接触的摩擦系数。
5.根据权利要求4所述的系杆(13),其特征在于,所述结构化区域由在该垫圈的轴向方向上突出的尖突形成。
6.根据权利要求4所述的系杆(13),其特征在于,所述结构化区域由围绕该垫圈的轴线径向布置的条带形成。
7.根据权利要求2或3所述的系杆(13),其特征在于,所述支承套环(22)的该内支承表面(23)具有由粘合剂类型的材料制成的涂层,从而增加所述内支承表面与该系杆(13)的该第二紧固端部(16)的平面表面之间的接触的摩擦系数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系杆(13),其特征在于,该第二圆形开口(18)具有的直径大于该第一圆形开口(17)的直径。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系杆(13),其特征在于,该偏心孔口(21)具有的直径基本上等于该第一圆形开口(17)的直径。
10.一种用于将根据权利要求1至9之一所述的系杆(13)安装在结构上的方法,其特征在于,该方法包括:
-借助于第一紧固螺钉(32)将该系杆(13)的该第一紧固端部(15)紧固在该结构(30)的第一紧固点处的步骤,该第一紧固螺钉穿过该系杆的该第一圆形开口(17)和该结构的第一开口,该第一开口紧邻所述第一圆形开口(17);
-通过使该系杆(13)围绕该第一紧固螺钉(32)的轴线枢转而将该系杆(13)的该第二紧固端部(16)定位成基本上紧邻第二开口(33)的步骤,该第二开口位于该结构(31)的第二紧固点处;
-通过使该垫圈在该第二圆形开口(18)中旋转并使该系杆(13)围绕该第一紧固螺钉(32)的轴线枢转来调整该垫圈(19)的该偏心孔口(21)的位置的步骤,以便将该偏心孔口(21)定位在该第二开口(33)的前方;
-借助于第二紧固螺钉(34)将该系杆(13)的该第二紧固端部(16)紧固到该结构的所述第二紧固点的步骤,该第二紧固螺钉穿过该垫圈(19)的该偏心孔口(21)和所述第二开口(33)。
11.根据权利要求10所述的安装方法,其特征在于,如果该系杆经受纵向拉力,该第二紧固螺钉(34)以足以抵抗该垫圈的旋转的拧紧扭矩被拧紧。
12.根据权利要求11所述的安装方法,其特征在于,在拧紧之前,将扭矩施加到该垫圈(19),以便将轻微的张力施予到该系杆中。
13.一种格构结构(1),该格构结构具有:轨道(6,7,8),这些轨道沿着主延伸方向相互平行地延伸;横梁(9),该横梁沿着该主延伸方向分布以便将这些轨道(6,7,8)成对地机械连接;以及多个系杆(12),该多个系杆连接两个邻近的轨道和两个连续的横梁,所述格构结构(1)的特征在于,该多个系杆中的至少一个系杆是根据权利要求1至9中任一项所述的系杆(13)。
14.一种太阳跟踪器,包括:
-移动装置,该移动装置包括配备有至少一个太阳能采集装置的台面、在长度L上纵向延伸以便支撑所述台面的支撑结构、被配置成支撑所述支撑结构的第一支撑拱架(2)和第二支撑拱架(3);
-第一地面支承支撑件(4)和第二地面支承支撑件(5),该第一地面支承支撑件和该第二地面支承支撑件相应地被配置成支撑该第一支撑拱架(2)和该第二支撑拱架(3);以及
-运动学驱动装置,该运动学驱动装置被配置成驱动该移动装置相对于该第一地面支承支撑件(4)和该第二地面支承支撑件(5)旋转;
该太阳跟踪器的特征在于,所述支撑结构是根据权利要求13所述的格构结构(1)。
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