DE10022236B4 - Mechanical / hydraulic adjustment system for biaxial solar generators tracking the position of the sun - Google Patents

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Abstract

Mechanisch/hydraulisches Verstellsystem für zweiachsig dem Sonnenstand nachgeführte Solargeneratoren, welches derart ausgestaltet ist, dass die Verstellung um die Azimutachse mittels der Linearbewegung einer Zahnstange (19) erfolgt, die mit ihren Zähnen in die Verzahnung eines Rundteiles (12) eingreift und dieses in Drehung versetzt, und dass die Verstellung um die Elevationsachse mittels eines Hydrozylinders (14) erfolgt, dessen Schwenkzapfen in Lagerböcken (54) gelagert sind, die mit einer auf dem Rundteil (12) befestigten Platte (13) verschraubt sind, wobei die Bewegung der durch ein Rohr (20) umschlossenen Zahnstange (19) zwecks Azimutverstellung mittels eines von einem Miniatur-Hydraulikaggregat (43) erzeugten druckbeladenen Ölstromes erfolgt, und die Bewegung der Kolbenstange des Hydrozylinders (14) zwecks Elevationsverstellung ebenfalls mittels des von demselben Miniatur-Hydraulikaggregat (43) erzeugten druckbeladenen Ölstromes bewirkt wird.Mechanical / hydraulic Adjustment system for biaxial sun-tracking solar generators, which is configured such that the adjustment about the azimuth axis by means of the linear movement of a rack (19), which with her teeth engages in the toothing of a round part (12) and this in Rotation offset, and that the adjustment about the elevation axis by means of a hydraulic cylinder (14), the pivot pin in camp stands (54) are mounted, with a mounted on the round part (12) Plate (13) are bolted, with the movement of the through a pipe (20) enclosed rack (19) for the purpose of Azimutverstellung means one of a miniature hydraulic power unit (43) generated pressure-laden oil flow takes place, and the movement of the piston rod of the hydraulic cylinder (14) in order Elevation adjustment also by means of the same miniature hydraulic unit (43) generated pressure-loaded oil flow is effected.

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Description

Anwendungsgebiet:Field of use:

Die Erfindung betrifft ein mechanisch/hydraulisches Verstellsystem für zweiachsig dem Sonnenstand nachgeführte Solargeneratoren. Nachgeführte Solargeneratoren beinhalten im vorliegenden Fall als wesentliche Bestandteile die aus photovoltaischen Solarzellen aufgebaute Fläche (Solargeneratorfläche) einschließlich des Tragwerkes, den mit dem Erdreich verbundenen Turm und das erfindungsgemäße Verstellsystem. Das die Solarzellen tragende Tragwerk ist mit dem oberen Ende des Turmes über das erfindungsgemäße Verstellsystem verbunden. The The invention relates to a mechanical / hydraulic adjustment system for biaxial tracking the position of the sun Solar generators. tracked Solar generators in the present case include as essential Constituents of the surface constructed of photovoltaic solar cells (solar generator surface) including the Structure, connected to the ground tower and the adjustment system according to the invention. The structure carrying the solar cells is connected to the upper end of the Tower over the adjustment system according to the invention connected.

Aus DE 42 21 896 A1 ist eine Verstellvorrichtung bekannt, die die für die Nachführung eines Umlenkmittels zuständig ist, das die Aufgabe hat, die einfallende Sonnenstrahlung auf einen getrennt zum Umlenkmittel angeordneten Empfänger umzulenken. Die Verstellvorrichtung beinhaltet einen passiven Antrieb mit einem Sensor, der unter Ausnutzung der Strahlungsenergie der Sonne selbständig auf Abweichungen des Sonneneinfallswinkels reagiert. Der Antrieb ist mittels einer Übertragungseinrichtung mit einem bestimmten Übertragungsverhältnis mit dem Umlenkmittel verbunden. Der nach thermohydraulischem Prinzip arbeitende Antrieb wirkt auf ein geeignetes hydraulisches Verstellglied, z. B. einen Schwenkmotor. Der Schwenktrieb kann aus einem zylindrischen Gehäuse bestehen, in dessen Innerem ein Zahnstangen Kolben verschiebbar angebracht ist. Out DE 42 21 896 A1 an adjusting device is known, which is responsible for the tracking of a deflection, which has the task to redirect the incident solar radiation to a separate arranged to deflecting the receiver. The adjustment device includes a passive drive with a sensor that responds independently to deviations of the sun angle by utilizing the radiation energy of the sun. The drive is connected by means of a transmission device with a certain transmission ratio with the deflection. The operating according to thermohydraulic principle drive acts on a suitable hydraulic adjusting, z. B. a swing motor. The swivel drive may consist of a cylindrical housing in the interior of a rack piston is slidably mounted.

Aus US 4 187 123 ist eine Einrichtung bekannt, die im Wesentlichen aus einem aus Rohren aufgebauten Rahmen besteht, auf dem Solarenergie ausnutzende Zellen installiert sind. Der an einem Ständer gelenkig befestigte Rahmen ist mittels eines Hydrozylinders hinsichtlich seiner Neigungsposition zur Sonne veränderbar, um die Energieausbeute während des Tagesganges der Sonne optimal zu halten. Die Schwenkzapfen des Hydrozylinders sind in Lagerböcken gelagert, die auf einer Platte befestigt sind. Out US 4,187,123 a device is known, which consists essentially of a tube-mounted frame, are installed on the solar energy exploiting cells. The hinged on a stand frame is variable by means of a hydraulic cylinder with respect to its inclination to the sun, in order to optimally maintain the energy yield during the daily cycle of the sun. The pivot pins of the hydraulic cylinder are mounted in bearing blocks, which are mounted on a plate.

Aus US 4 306 541 ist eine Einrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie bekannt bei der die Anpassung an den Sonnenstand (Nachführung) über einen Zahnstangenantrieb erfolgt, dessen Zahnstange mit den jeweiligen Enden der Kolbenstangen zweier Pneumatikzylinder verbunden ist. Die Energie zum Betreiben des Antriebes wird erzeugt, indem auf die kolbenseitigen Flächen der Zylinder der Dampf einer unter der Sonnenstrahlung verdampfenden Flüssigkeit geleitet wird.Out US 4,306,541 is a device for the use of solar energy known in the adaptation to the position of the sun (tracking) via a rack drive, the rack is connected to the respective ends of the piston rods of two pneumatic cylinders. The energy for operating the drive is generated by the steam of a liquid evaporating under the solar radiation is passed to the piston-side surfaces of the cylinder.

In DE 198 32 232 A1 wird eine Ständer-Konstruktion vorgestellt, mit der flächig angeordnete Solarmodule von Ost über Süd nach West mit kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Verstellung in zwei Achsen geschwenkt werden können. Der Ständer ist als Rohr ausgeführt, in dessen Inneren die Antriebseinheit (Motor mit Getriebe) für die Azimutnachführung untergebracht ist.In DE 198 32 232 A1 A stand design is presented, with which flat solar modules can be swiveled from east to south to west with continuous or discontinuous adjustment in two axes. The stand is designed as a tube in the interior of the drive unit (motor with gear) is housed for Azimutnachführung.

Aus JP 113 07 801 A ist bekannt, dass zur Vermeidung von Schäden, die durch Witterungseinflüsse (z. B. Windbelastungen) an nachgeführten Solargeneratoren verursacht werden können, diese in eine solche Position gebracht werden können, damit die äußeren Belastungen gering und ohne schädigenden Einfluss bleiben.Out JP 113 07 801 A It is known that in order to avoid damage caused by weather influences (eg wind loads) on tracked solar generators, they can be brought into such a position so that the external loads remain low and without damaging influence.

In DE 295 19 857 U1 wird darauf hingewiesen, dass die größte Energieausbeute bei nachgeführten Solaranlagen durch die Nachführung um die erdachsparallele Achse (Azimutverstellung) erzielt werden kann. Die Verstellung um die zweite Achse (Elevationsverstellung) kann nach DE 295 19 857 U1 den Jahresenergieertrag nur noch um 10% erhöhen. Mittels einer Funkuhr wird die Anlage selbsttätig (auch nach einer Störung) auf die korrekte Position ausgerichtet. Der aktuelle Sonnenstand wird mithilfe eines Mikrocomputers errechnet.In DE 295 19 857 U1 It is pointed out that the greatest energy yield in the case of solar tracking systems can be achieved by tracking the axis parallel to the axis (azimuth adjustment). The adjustment about the second axis (elevation adjustment) can after DE 295 19 857 U1 only increase the annual energy yield by 10%. By means of a radio-controlled clock, the system is automatically aligned (even after a fault) to the correct position. The current position of the sun is calculated using a microcomputer.

DE 198 01 213 A1 beinhaltet, dass eine fest an Säulen oder Maste montierte Vorrichtung sich mit der wandernden Sonne dreht, damit sich ihre Breitseite stets in optimaler Weise der Sonne zuwendet. Diese Breitseite ist entweder mit Modulen der Photovoltaik, Kollektoren oder Brennspiegel bestückt. Für die Vorrichtung Kann ein Bremssystem Vorgesehen sein. DE 198 01 213 A1 implies that a fixture fixedly mounted on columns or poles rotates with the moving sun so that its broadside always optimally faces the sun. This broadside is equipped either with modules of photovoltaic, collectors or burning mirrors. For the device, a braking system may be provided.

Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstig herzustellendes mechanisch/hydraulisches Verstellsystem für zweiachsig dem Sonnenstand nachgeführte Solargeneratoren bereitzustellen, damit die Anpassung der Solargeneratorfläche an die Änderung des Sonnenstandes möglich ist, mit dem Zweck, den Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf die Solargeneratorfläche über den Tag zur Maximierung des Energieertrages nahezu senkrecht zu halten, wobei durch die Erfindung sichergestellt wird, dass das Betreiben des Solargenerators bei minimalem Energie- und Wartungsaufwand und bei hoher mechanischer Stabilität möglich ist. Durch die Nachführung kann der Ener gieertrag gegenüber statisch aufgeständerten (nach Süden ausgerichteten) Solargeneratoren um bis zu 40% gesteigert werden.Of the Invention is based on the object, a cost-effective to manufacture mechanical / hydraulic adjustment system for biaxial sun position tracked Solar generators provide, thus adapting the solar generator area to the change the position of the sun possible is, with the purpose, the angle of incidence of the sun's rays on the Solar generator surface over the Day to maximize energy yield almost vertical, wherein the invention ensures that the operation the solar generator with minimal energy and maintenance costs and with high mechanical stability possible is. Through the tracking can the energy yield opposite statically elevated (to the south aligned) solar generators can be increased by up to 40%.

Lösung der Aufgabe:Solution of the task:

Diese Aufgabe wird durch ein machanisch/hydraulische Verstellsystem nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. These Task is by a machanisch / hydraulic adjustment system Claim 1 solved. Advantageous developments are specified in the subclaims.

Vorteile der Erfindung:Advantages of the invention:

Das der Erfindung zugrunde liegende Verstellsystem bedient sich zur Durchführung der Verstellbewegungen sowohl für die Azimutverstellung als auch für die Elevationsverstellung eines druckbeladenen Ölstromes, der von einem Miniatur-Hydraulikaggregat geliefert wird. Dem Wesen hydraulischer Antriebe ist es eigen, dass bei kleinen Verfahrgeschwindigkeiten der Aktuatoren große Kräfte aufgebracht werden können. Diese Eigenschaft wird ausgenutzt, da beim Nachführvorgang der Solargeneratorfläche nur sehr niedrige Geschwindigkeiten erforderlich sind. Da dabei auch die Kräfte relativ gering sind, ist die für die Nachführung insgesamt aufzuwendende Energie sehr gering, zumal die wichtigsten Lagerstellen mit reibungsarmen Wälzlagern ausgerüstet werden. Die für die Nachführung aufzuwendende Energie wird ca. 0,1% der vom Solargenerator insgesamt gelieferten Energie betragen.The The adjustment system underlying the invention makes use of execution the adjustment movements for both the azimuth adjustment as well the elevation adjustment of a pressure-loaded oil flow coming from a miniature hydraulic power unit is delivered. It is inherent in the nature of hydraulic drives applied large forces at low speeds of the actuators can be. This property is exploited, because during the tracking process of the solar generator area only very low speeds are required. There as well the forces are relatively low, that is for the tracking Total energy consumption is very low, especially as the most important Bearings with low-friction rolling bearings equipped become. The for the tracking energy to be expended will be about 0.1% of the total of the solar generator amount of energy supplied.

Für die Steigerung des Energieertrages durch Nachführung kommt insbesondere einer präzisen Azimutverstellung besondere Bedeutung zu. Die Azimut-Ist-Position des Verstellsystems wird mittels eines Potentiometers, das sich im Innern des Lagerungssystems befindet, erfaßt. Die Drehbewegung der Azimutverstellung der Solargeneratorfläche wird auf das Potentiometer unter Zwischenschaltung eines Zahnradgetriebes mit einer 10-fachen Übersetzung übertragen. Die Stellung der Potentiometerwelle kann mit einer Genauigkeit von +/- 0,5° vom Mikrocomputer erfaßt werden. Das bedeutet, dass bei der vorhandenen 10-fachen Übersetzung bei der Azimutnachführung die Solargeneratorfläche auf +/- 0,05°-Genauigkeit an den aktuellen Azimut-Sonnenstand angepaßt werden kann. Die Azimutnachführung, also die Anpassung der Solargeneratorfläche an den aktuellen Azimut-Sonnenstand, wird nicht kontinuierlich durchgeführt, sondern immer nur dann, wenn eine wähl- und einstellbare Differenz (Grenzwert) zwischen dem aktuellen Azimut-Sonnenstand und der Azimut-Ist-Position der Solargeneratorfläche vorliegt. Das bedeutet, dass das Miniatur-Hydraulikaggregat nur dann in Betrieb genommen wird, wenn der Grenzwert erreicht wird (Intervallbetrieb).For the increase the energy yield by tracking comes in particular a precise Azimuth adjustment particular importance. The azimuth actual position of the Adjustment system is by means of a potentiometer, which is located inside of the storage system is detected. The rotational movement of the azimuth adjustment the solar generator area is on the potentiometer with the interposition of a gear transmission transmitted with a 10-fold translation. The position of the potentiometer shaft can with an accuracy of +/- 0,5 ° from Microcomputer detected become. That means that with the existing 10-fold translation in azimuth tracking the solar generator area to +/- 0.05 ° accuracy can be adapted to the current azimuth sun position. The azimuth tracking, ie the adaptation of the solar generator area to the current azimuth sun position, is not carried out continuously, but always only when a dialing and adjustable difference (limit) between the current azimuth sun position and the Azimuth actual position of the solar generator surface is present. That means, that the miniature hydraulic unit only then put into operation when the limit is reached (interval operation).

Die Elevationsnachführung, also die Anpassung der Solargeneratorfläche an den aktuellen Elevation-Sonnenstand, wird ebenfalls im Intervallbetrieb durchgeführt. Da die Elevationsnachführung im Hinblick auf den durch Nachführung erzielbaren Energiegewinn weniger wichtig ist als die Azimutnachführung, genügt eine Anpassung der Solargeneratorfläche an den Elevation-Sonnenstand in wenigen Intervallen. Das Verhältnis zwischen der Anzahl der über den Tagesgang der Sonne durchzuführenden Azimutnachführungen und der Anzahl der Elevationsnachführungen wird beim praktischen Betrieb ca. 20:1 sein.The Elevationsnachführung, ie the adaptation of the solar generator surface to the current elevation sun position, is also carried out in interval mode. Since the elevation tracking in terms on the by tracking achievable energy gain is less important than the Azimutnachführung, one is enough Adaptation of the solar generator surface to the elevation sun in a few intervals. The relationship between the number of over the daily course of the sun azimuth tracking to be performed and the number of elevation tracking becomes practical Operation about 20: 1.

Der Intervallbetrieb des Miniatur-Hydraulikaggregates bei Azimut- und Elevationsnachführung ist ein wesentlicher Grund für den geringen aufzuwendenden Nachführ-Energieanteil an der insgesamt vom Solargenerator gelieferten Energie.Of the Interval operation of the miniature hydraulic power unit in azimuth and Elevation tracking is a major reason for the small amount of tracking energy required in the total energy supplied by the solar generator.

Die Elevationsverstellung der Solargeneratorfläche kann über einen großem Winkelbereich erfolgen, der auch die waagerechte Lage der Solargeneratorfläche ermöglicht. Diese Stellung wird dann eingenommen, wenn bei Windgeschwindigkeiten über 60 m/s die Gefahr von Beschädigungen besteht.The Elevation adjustment of the solar generator surface can over a large angular range take place, which also allows the horizontal position of the solar generator surface. This position is then taken when at wind speeds over 60 m / s the risk of damage consists.

Die Drehung des Rundteils und damit die Verstellung um die Azimutachse wird erst dann ermöglicht, wenn vor dem Beginn der Bewegung der Zahnstange eine am Außenmantel des Rundteiles über Anpresskräfte wirkende Bremse gelöst wird, die nach Beendigung der Bewegung der Zahnstange und damit nach Beendigung der Bewegung des Rundteils ihre Bremswirkung wiederum über Anpresskräfte an dem Rundteil wirksam werden lässt und damit die unbeabsichtigte Drehung des Solargenerators (z. B. durch Windeinflüsse) um die Azimutachse verhindert.The Rotation of the round part and thus the adjustment about the azimuth axis is only then enabled if before the beginning of the movement of the rack one on the outer shell of the round part over contact forces acting brake released will, after the completion of the movement of the rack and thus after completion of the movement of the round part their braking action again via contact forces on the Round part takes effect and so that the unintentional rotation of the solar generator (eg Wind influences) around the azimuth axis prevented.

Durch Veränderung der Länge der Zahnstange und der Länge des Rohres, in dem sich die Zahnstange bewegt, kann die Anpassung an die für den jeweiligen Aufstellungsort erforderliche Beachtung der Azimutwinkel von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang vorgenommen werden.By change the length the rack and the length of the tube in which the rack moves can be the adaptation to the for the respective site required attention to the azimuth angle be made by sunrise and sunset.

Durch die innen durchgehend hohle Gestaltung des Rundteiles wird ein freier Raum für die Durchführung der von der Solargeneratorfläche abzuführenden elektrischen Leitungen geschaffen. Das erlaubt die zentrale Weiterleitung der elektrischen Leitungen durch das Turminnere, die dadurch vor Witterungseinflüssen geschützt durch das Betonfundament des Turmes in das Erdreich zum Zwecke der Einspeisung des erzeugten Stromes in das öffentliche Netz geführt werden können.By the inside continuous hollow design of the round part becomes a free one room for the implementation that of the solar generator surface dissipated created electrical lines. This allows central forwarding the electrical wires through the inside of the tower, thereby protected from the weather by the concrete foundation of the tower in the ground for the purpose of feeding of generated electricity in public Network led can be.

Ein Dichtungssystem verhindert zuverlässig das Eindringen von Schmutzpartikel in das Innere des Lagerungsgehäuses und damit in das Lagerungssystem.One Sealing system reliably prevents the ingress of dirt particles into the interior of the storage housing and thus in the storage system.

Die für die Lagerungen wegen der Reibungsarmut verwendeten Wälzlager gelten entsprechend der Wälzlagertheorie als statisch belastet und weisen geringe Belastungen bei hohen statischen Tragzahlen aus. Die Wälzlager im unteren Teil des Lagerungsgehäuses werden zusammen mit den Verzahnungen von Zahnstange und Rundteil mittels Öl geschmiert. Das im oberen Teil des Lagerungsgehäuses angeordnete Wälzlager wird dauerhaft mit Fett gefüllt und bedarf keiner weiteren Wartung. Die Wartung des Verstellsystems kann sich deshalb auf den Austausch des im Lagerungsgehäuse befindlichen Öles und auf den Austausch einiger weniger, leicht zugänglicher Dichtungen in mehrjährigem Abstand beschränken.The bearings used for the bearings due to the low friction apply according to the rolling bearing theory as statically loaded and point low loads at high static load ratings. The rolling bearings in the lower part of the bearing housing are lubricated by means of oil together with the teeth of the rack and round part. The arranged in the upper part of the bearing housing bearings is permanently filled with grease and requires no further maintenance. The maintenance of the adjustment system can therefore be limited to the replacement of the oil in the storage housing and the replacement of a few, easily accessible seals at intervals of several years.

Die das Verstellsystem betreffenden Teilsysteme sind aus bewährten und der Berechnung leicht zugänglichen Maschinenelementen aufgebaut, die hohe mechanische Stabilität und damit eine hohe Betriebssicherheit auch unter Windbelastungen garantieren.The the subsystems related to the adjustment system are of proven and the calculation easily accessible Machine elements constructed, the high mechanical stability and thus guarantee high operational reliability even under wind load.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen: Description of exemplary embodiments:

Der Gegenstand der Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Of the The invention will be described below with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

1 ein Gesamtkonzept des Solargenerators in seitlicher und vorderer Ansicht, wobei in der seitlichen Ansicht ein der Erfindung zugrunde liegendes mechanisch/hydraulisches Verstellsystem durch eine strichpunktierte Ellipse abgegrenzt wird, 1 an overall concept of the solar generator in lateral and front view, wherein in the lateral view of the invention underlying mechanical / hydraulic adjustment system is delimited by a dot-dashed ellipse,

2 eine seitliche Ansicht eines mechanisch/hydraulisches Verstellsystem nach der Erfindung, 2 a side view of a mechanical / hydraulic adjustment system according to the invention,

3 eine Draufsicht gemäß Blickrichtung A in 2 auf ein erfindungsgemäßes mechanisch/hydraulisches Verstellsystem, 3 a plan view according to the direction of A in 2 to an inventive mechanical / hydraulic adjustment system,

4 einem Schnitt gemäß Schnittangabe B-B in 2 durch den Zahnstangenantrieb der Erfindung, 4 a section according to section BB in 2 by the rack and pinion drive of the invention,

5 einen Schnitt gemäß Schnittangabe C-C in 2 durch das Bremssystem der Erfindung, 5 a section according to section CC in 2 by the braking system of the invention,

6 einen Schnitt durch das Lagerungssystem der Erfindung, in das auch der Zanhnstangenantrieb gemäß 4 und das Bremssystem gemäß 5 der Erfindung integriert sind, 6 a section through the storage system of the invention, in which also the Zanhnstangenantrieb according to 4 and the brake system according to 5 integrated the invention

7 einen Schaltplan des hydraulischen Antriebssystems zur Azimut- und Elevationsverstellung, 7 a circuit diagram of the hydraulic drive system for azimuth and elevation adjustment,

8 eine Einbausituation eines Potentiometers zur Erfassung der Elevation-Ist-Position. 8th an installation situation of a potentiometer for detecting the elevation-actual position.

Die 1 zeigt einen Solargenerator, bestehend aus einer Solargeneratorfläche (1), einem Tragwerk (2), einem mechanisch/hydraulischen Verstellsystem (3), einem Turm (4) und einem Betonfundament (5). Die Solargeneratorfläche (1) besteht aus mehreren in einer Ebene liegenden Solarzellen (6).The 1 shows a solar generator consisting of a solar generator surface ( 1 ), a structure ( 2 ), a mechanical / hydraulic adjustment system ( 3 ), a tower ( 4 ) and a concrete foundation ( 5 ). The solar generator area ( 1 ) consists of several in-plane solar cells ( 6 ).

Die 2 zeigt ein mechanisch/hydraulisches Verstellsystem mit einem Gehäuse (7), in dem das Lagerungssystem für die Verstellung um die Azimutachse (8) untergebracht ist. Im Gehäuse (7) befinden sich auch der Zahnstangenantrieb (9) und das Bremssystem (10). Über einen Flansch (11) wird das Gehäuse (7) mit dem oberen Ende des Turms (4) verschraubt. Ein durch die Zahnstange (19) des Zahnstangenantriebes (9) in Drehung versetztes Rundteil (12) trägt am oberen Ende eine Platte (13) mit dem für die Elevationsverstellung benötigten Hydrozylinder (14), der mit seiner Kolbenstange auf den mit dem Tragwerk (2) verschraubten Hydrozylinder-Lagerbock (15) wirkt. Durch Ein- und Ausfahren der Kolbenstange ändert sich die Neigung der Solargeneratorfläche (1). Die Drehung erfolgt dabei um die Drehachse (16) der beiden Traversen-Lagerböcke (17), die ebenfalls mit dem Tragwerk (2) verschraubt sind und an den Enden einer Traverse (1g) lokalisiert sind.The 2 shows a mechanical / hydraulic adjustment system with a housing ( 7 ), in which the positioning system for the adjustment about the azimuth axis ( 8th ) is housed. In the housing ( 7 ) are also the rack drive ( 9 ) and the braking system ( 10 ). Via a flange ( 11 ) the housing ( 7 ) with the upper end of the tower ( 4 ) screwed. One through the rack ( 19 ) of the rack drive ( 9 ) rotated round part ( 12 ) carries at the upper end a plate ( 13 ) with the hydraulic cylinder required for the elevation adjustment ( 14 ), which with its piston rod on the with the structure ( 2 ) screwed hydraulic cylinder bearing block ( 15 ) acts. By extending and retracting the piston rod, the inclination of the solar generator surface ( 1 ). The rotation takes place around the axis of rotation ( 16 ) of the two truss bearing blocks ( 17 ), also with the structure ( 2 ) and at the ends of a traverse ( 1g ) are located.

Die 3 zeigt ein mechanisch/hydraulisches Verstellsystem nach 2 in einer von oben gewählten Blickrichtung mit Platte (13), Hydrozylinder (14), Hydrozylinder-Lagerbock (15), Traversen-Lagerböcke (17), Traverse (18) und Zahnstangenantrieb (9).The 3 shows a mechanical / hydraulic adjustment after 2 in a direction of view selected from above with plate ( 13 ), Hydraulic cylinder ( 14 ), Hydraulic cylinder bearing block ( 15 ), Truss bearing blocks ( 17 ), Traverse ( 18 ) and rack drive ( 9 ).

Die 4 zeigt den Zahnstangenantrieb (9) bestehend aus einer Zahnstange (19), die durch ihre Linearbewegung das Rundteil (12) zum Zwecke der Azimutverstellung in Drehung versetzt. Die in einem Rohr (20) geführte Zahnstange (19) trägt an ihren Enden Dichtungselemente (21), die das Eindringen von Hydrauliköl in das Innere des Gehäuses (7) verhindern. Das Rohr (20) ist mit einem in das Gehäuse (7) eingeschweißten Vierkant (22) durch Schweißnähte verbunden.The 4 shows the rack drive ( 9 ) consisting of a rack ( 19 ), which by their linear movement, the round part ( 12 ) is set in rotation for the purpose of azimuth adjustment. The in a pipe ( 20 ) guided rack ( 19 ) carries at its ends sealing elements ( 21 ), which prevents the ingress of hydraulic oil into the interior of the housing ( 7 ) prevent. The pipe ( 20 ) is with a in the housing ( 7 ) welded square ( 22 ) connected by welds.

Die 5 zeigt das Bremssystem (10) bestehend aus einem Bremszylinder (23), der durch die von Tellerfedern (24) erzeugte Kraft gegen das Rundteil (12) gedrückt wird, wodurch eine unbeabsichtigte Veränderung der Azimutposition verhindert wird. Zum Abheben des Bremszylinders (23) vom Rundteil (12) wird der Bremskolben (25) mit Drucköl beaufschlagt und der daran befestigte Druckbolzen (26) verschiebt den Bremszylinder (23) entgegen der Federkraft. Bremszylinder (23), Tellerfedern (24), Bremskolben (25) und Druckbolzen (26) befinden sich in einem Vierkant (27), das durch Schweißnähte mit dem Gehäuse (7) verbunden ist.The 5 shows the brake system ( 10 ) consisting of a brake cylinder ( 23 ), which by the plate springs ( 24 ) generated force against the circular part ( 12 ), thereby preventing inadvertent change in the azimuth position. To lift the brake cylinder ( 23 ) from the round part ( 12 ), the brake piston ( 25 ) pressurized oil and the pressure pin attached thereto ( 26 ) moves the brake cylinder ( 23 ) against the spring force. Brake cylinder ( 23 ), Disc springs ( 24 ), Brake pistons ( 25 ) and pressure pins ( 26 ) are in a square ( 27 ) welded to the housing by welds ( 7 ) connected is.

Die 6 zeigt das Lagerungssystem des hydraulisch/mechanischen Verstellsystems. Darin integriert ist der Zahnstangenantrieb nach 4 und das Bremssystem nach 5. Das Rundteil (12) ist im Gehäuse (7) in Wälzlagern (28), (29) und (30) gelagert. Das Lager (30) dient zur Aufnahme der in Richtung der Azimutachse (8) wirkenden Belastungen, die im Wesentlichen vom Gewicht der Solargeneratorfläche (1) und des Tragwerkes (2) verursacht werden. Die beiden Wälzlager (2g) und (29) nehmen Kräfte senkrecht zur Azi mutachse (8) auf, die aus den von Gewichts- und Windbelastungen hervorgerufenen Momenten resultieren. Die Schmierung der Lager (29) und (30) und die Schmierung des Zahneingriffes von Zahnstange (19) und Rundteil (12) erfolgt durch Öl, das über eine Öleinfüllöffnung (31) in das Gehäuseinnere eingebracht wird. Ein mit der Grundplatte (32) verbundenes Innenrohr (33) verhindert das Austreten von Öl aus dem Gehäuse (7). Die Öleinfüllöffnung (31) wird mit einer Verschlußschraube verschlossen. Der Ölstand läßt sich über ein Schauglas (34) kontrollieren. Zum Ablassen des Öles wird ein Gewindestopfen (35) entfernt, der sich am unteren Rand der Grundplatte (32) befindet.The 6 shows the storage system of the hydraulic / mechanical adjustment system. The rack drive is integrated into this 4 and the brake system after 5 , The round part ( 12 ) is in the housing ( 7 ) in rolling bearings ( 28 ) 29 ) and ( 30 ) stored. The warehouse ( 30 ) serves to receive in the direction of the azimuth axis ( 8th ) loads which are essentially dependent on the weight of the solar generator area ( 1 ) and the supporting structure ( 2 ) caused. The two rolling bearings ( 2g ) and ( 29 ) take forces perpendicular to the Azi mutachse ( 8th ) resulting from the moments caused by weight and wind loads. Lubrication of bearings ( 29 ) and ( 30 ) and the lubrication of the meshing of rack ( 1 9) and round part ( 12 ) is carried out by oil passing through an oil filler opening ( 31 ) is introduced into the housing interior. One with the base plate ( 32 ) connected inner tube ( 33 ) prevents the escape of oil from the housing ( 7 ). The oil filler opening ( 31 ) is closed with a screw plug. The oil level can be checked via a sight glass ( 34 ) check. To drain the oil, a threaded plug ( 35 ) located at the bottom of the base plate ( 32 ) is located.

Ein mit dem Zahnradrohr mittels Preßsitz verbundener Dichtring (36) trennt unteren und oberen Gehäuseraum. Letzterer beinhaltet als wesentliche Bestandteile das Bremssystem (10) nach 5, das Potentiometer (31) zur Erfassung der Azimut-Ist-Position und das obere Wälzlager (28). An der Welle des Potentiometers ist ein kleines Zahnrad (38) befestigt, das mit dem am Rundteil (12) verschraubten großen Zahnrad (39) in Eingriff ist.A gasket connected to the gear tube by means of a press fit ( 36 ) separates lower and upper housing space. The latter contains as essential components the braking system ( 10 ) to 5 , the potentiometer ( 31 ) for detecting the azimuth actual position and the upper rolling bearing ( 28 ). On the shaft of the potentiometer is a small gear ( 38 ), which with the on the circular part ( 12 ) screwed large gear ( 39 ) is engaged.

Die Schmierung des oberen Wälzlagers (28) erfolgt mit Fett. Ein Austreten von Fett und Eindringen von Schmutz wird durch Dichtscheiben aus Blech (40) verhindert.The lubrication of the upper rolling bearing ( 28 ) takes place with fat. Leakage of grease and ingress of dirt is caused by sealing discs made of sheet metal ( 40 ) prevented.

Der Innenrand der Dichtplatte (41), die das Gehäuse (7) abdeckt, bildet mit der Außenfläche des Rundteiles (12) einen engen Spalt. Am äußeren Rand der Dichtplatte (41) befindet sieh eine Gummidichtung (42), die mit ihrer Lippe die untere Fläche der Platte (13) berührt. Durch die Gummidichtung (42), den engen Spalt zwischen Dichtplatte (41) und Rundteil (12) und die sich direkt am Lager befindenden Dichtscheiben aus Blech (40) wird ein Eindringen von Schmutzpartikeln in das obere Lager und damit auch in das Innere des Gehäuses zuverlässig verhindert.The inner edge of the sealing plate ( 41 ), the housing ( 7 ), forms with the outer surface of the circular part ( 12 ) a narrow gap. At the outer edge of the sealing plate ( 41 ) is a rubber seal ( 42 ), which with its lip the lower surface of the plate ( 13 ) touched. Through the rubber seal ( 42 ), the narrow gap between the sealing plate ( 41 ) and round part ( 12 ) and the directly on the bearing located sealing discs made of sheet metal ( 40 ), the penetration of dirt particles in the upper bearing and thus also in the interior of the housing is reliably prevented.

7 zeigt das hydraulische Antriebssystem zur Azimut- und Elevationsverstellung in Form eines Schaltplanes. Ein Miniatur-Hydraulikaggregat (43) versorgt den Zahnstangenantrieb (9) für die Azimutverstellung und den Hydrozylinder (14) die Elevationsverstellung mit Drucköl. Das Miniatur-Hydraulikaggregat (43) besteht aus einem Gleichstrommotor, einer Zahnradpumpe nebst Ölbehälter mit Filter und den erforderlichen Ventilen. In 7 ist das Miniatur-Hydraulikaggreat (43) durch einen strichpunktierten Linienzug umrandet. 7 shows the hydraulic drive system for azimuth and elevation adjustment in the form of a circuit diagram. A miniature hydraulic power unit ( 43 ) supplies the rack drive ( 9 ) for the azimuth adjustment and the hydraulic cylinder ( 14 ) the elevation adjustment with pressure oil. The miniature hydraulic power unit ( 43 ) consists of a DC motor, a gear pump and oil reservoir with filter and the required valves. In 7 is the miniature hydraulic pump ( 43 ) surrounded by a dash-dotted line.

Der in der Drehrichtung umkehrbare Gleichstrommotor entnimmt seine Energie dem Solargenerator, so dass ein vollkommen autarker Betrieb möglich ist.Of the Reversible DC motor takes its energy in the direction of rotation the solar generator, so that a completely self-sufficient operation is possible.

Bei „Azimut-Rechtsdrehung" (die Pfeile mit durchgezogener Linie sind zu beachten) fördert das Miniatur-Hydraulikaggregat (43) Öl über das rechte 3/2-Wegeventil (44), das sich in Schaltstellung „rechts" befindet, in die rechte Kammer des Zahnstangenantriebes (9). Eine Bewegung der Zahnstange (19) und damit eine Drehung der Solargeneratorfläche (1) kann aber erst dann erfolgen, wenn der Öldruck in dem zum Bremssystem (10) führenden Leitung so groß wird, dass sich die zwischen Bremszylinder (23) und Rundteil (12) wirkende Reibkraft so weit verringert, bis eine Bewegung möglich wird. Das bei der Bewegung der Zahnstange (19) aus der linken Kammer des Zahnstangenantriebes (9) ausfließende Öl gelangt über das linke 3/2-Wageventil (45), das sich in Schaltstellung „rechts" befindet, nicht in den Tank, sondern verbleibt im Kreislauf Zur Beendigung der Schwenkbewegung wird das Miniatur-Hydraulikaggregat (43) abgeschaltet, wodurch wegen des fehlenden Ölzuflusses zum Zahnstangenantrieb (9) die Zahnstange (19) und damit die Drehbewegung der Solargeneratorfläche (1) zum Stillstand kommt. Zur Absenkung des Öldruckes in der zum Bremssystem (10) führenden Leitung wird das 2/2-Wegeventil (46) kurzzeitig in die Schaltstellung „links" gebracht, wonach der Bremszylinder (23) wieder mit der größten von den Tellerfedern (24) aufzubringenden Kraft auf das Rundteil (12) wirkt.When "azimuth clockwise rotation" (the arrows are drawn with solid line) promotes the miniature hydraulic power unit ( 43 ) Oil via the right-hand 3/2-way valve ( 44 ), which is in the "right" switch position, into the right-hand chamber of the rack drive ( 9 ). A movement of the rack ( 19 ) and thus a rotation of the solar generator surface ( 1 ) but can only take place when the oil pressure in the brake system ( 10 ) leading line becomes so large that the between brake cylinder ( 23 ) and round part ( 12 ) acting friction force is reduced until a movement is possible. That during the movement of the rack ( 19 ) from the left chamber of the rack drive ( 9 ) outflowing oil passes through the left 3/2-way valve ( 45 ), which is in the switch position "right", not in the tank, but remains in the cycle To complete the pivoting movement, the miniature hydraulic power unit ( 43 ), whereby due to the lack of oil flow to the rack drive ( 9 ) the rack ( 19 ) and thus the rotational movement of the solar generator surface ( 1 ) comes to a standstill. To lower the oil pressure in the brake system ( 10 ), the 2/2-way valve ( 46 ) briefly in the switch position "left", after which the brake cylinder ( 23 ) again with the largest of the disc springs ( 24 ) applied force on the round part ( 12 ) acts.

Bei „Elevation-Anheben" (die Pfeile mit gestrichelter Linie sind zu beachten) fördert das Miniatur-Hydraulikaggregat (43) Öl über das linke 3/2-Wegeventil (45), das sich jetzt in Schaltstellung „links" befindet, auf die Kolbenseite des Hydrozylinders (14). Es kommt zum Ausfahren der Kolbenstange und damit zur Veränderung der Neigung der Solargeneratorfläche (1). Das Öl im Kolbenstangenraum wird dabei über das rechte 3/2-Wegeventil (44), das sich jetzt ebenfalls in Schaltstellung „links" befindet, zum Miniatur-Hydraulikaggregat (43) zurückgeführt. Zur Beendigung der Bewegung der Kolbenstange wird das Miniatur-Hydraulikaggregat (43) abgeschaltet, wodurch der Ölfluß zur Kolbenseite des Hydrozylinders (14) zum Stillstand kommt.With "elevation lifting" (the arrows with dashed line are to be considered) the miniature hydraulic power unit ( 43 ) Oil via the left 3/2-way valve ( 45 ), which is now in shift position "left", on the piston side of the hydraulic cylinder ( 14 ). It comes to the extension of the piston rod and thus to change the inclination of the solar generator surface ( 1 ). The oil in the piston rod chamber is via the right 3/2-way valve ( 44 ), which is now also in the switch position "left", to the miniature hydraulic power unit ( 43 ) returned. To complete the movement of the piston rod, the miniature hydraulic power unit ( 43 ), whereby the flow of oil to the piston side of the hydraulic cylinder ( 14 ) comes to a standstill.

Sowohl am Zahnstangenantrieb (9) als auch am Hydrozylinder (14) befinden sich je zwei entsperrbare Rückschlagventile (47), die eine „hydraulische Einspannung" beider Aggregate bei Stillstand bewirken.Both on the rack drive ( 9 ) as well as on the hydraulic cylinder ( 14 ) are each two pilot-operated check valves ( 47 ), which cause a "hydraulic clamping" of both units at standstill.

Zusätzlich am Hydrozylinder (14) angebrachte Senkbremsventile (in 7 nicht eingezeichnet) verhindern bei Leitungsbruch ein unkontrolliertes Absenken der Solargeneratorfläche.Additionally on the hydraulic cylinder ( 14 ) mounted lowering brake valves (in 7 not shown) prevent uncontrolled lowering of the solar generator area in the event of a line break.

8 zeigt ein in der Achse (49) eines Traversen-Lagerbockes (17) eingebautes Potentiometer (48) zur Erfassung der Elevation-Ist-Position. Die Welle des Potentiometers (48) wird über ein Verlängerungsstück (50) nach außen geführt. Das Ende des Verlängerungsstückes (50) ist mit einer Halterung (51) verbunden, die an dem Lagerbocksteg (52) verschraubt ist. Dadurch wird bewirkt, dass bei einer Neigungsverstellung der Solargeneratorfläche (1) sich nicht die Welle des Potentiometers (48) dreht, sondern dessen Gehäuse, das über eine Zwischenhülse (53) mit der Aschse (49) verbunden ist. 8th shows one in the axis ( 49 ) of a truss bearing block ( 17 ) built-in potentiometer ( 48 ) for detecting the elevation-actual position. The shaft of the potentiometer ( 48 ) is connected via an extension piece ( 50 ) led to the outside. The end of the extension piece ( 50 ) is equipped with a holder ( 51 ) connected to the bearing block web ( 52 ) is screwed. This causes a tilt adjustment of the solar generator surface ( 1 ) not the shaft of the potentiometer ( 48 ), but whose housing, via an intermediate sleeve ( 53 ) with the ash ( 49 ) connected is.

11
SolargeneratorflächeSolar Surface Area
22
TragwerkStructure
33
Mechanisch/hydraulisches VerstellsystemMechanical / hydraulic adjustment
44
Turmtower
55
Betonfundamentconcrete foundation
66
Solarzellesolar cell
77
Gehäusecasing
88th
Azimutachseazimuth axis
99
ZahnstangenantriebRack and pinion drive
1010
Bremssystembraking system
1111
Flanschflange
1212
Rundteilindexing
1313
Platteplate
1414
Hydrozylinderhydraulic cylinders
1515
Hydrozylinder-LagerbockHydraulic cylinders bearing block
1616
Drehachseaxis of rotation
1717
Traversen-LagerbockCrosshead bearing block
1818
Traversetraverse
1919
Zahnstangerack
2020
Rohrpipe
2121
Dichtungselementsealing element
2222
Vierkant (Zahnstangenantrieb)square (Rack and pinion drive)
2323
Bremszylinderbrake cylinder
2424
TellerfedernDisc springs
2525
Bremskolbenbrake pistons
2626
Druckbolzenpushpin
2727
Vierkant (Bremssystem)square (Brake System)
2828
Wälzlager (oben)roller bearing (above)
2929
Wälzlager (unten)roller bearing (below)
3030
Wälzlager (unten)roller bearing (below)
3131
Öleinfüllöffnungoil filler
3232
Grundplattebaseplate
3333
Innenrohrinner tube
3434
Schauglassight glass
3535
Gewindestopfenthreaded plugs
3636
Dichtringseal
3737
Potentiometer (Azimut-Istposition)potentiometer (Azimuth actual position)
3838
Kleines ZahnradSmall gear
3939
Großes ZahnradBig gear
4040
Dichtscheiben aus Blechsealing washers made of sheet metal
4141
Dichtplattesealing plate
4242
Gummidichtungrubber seal
4343
Miniatur-HydraulikaggregatMiniature hydraulic unit
4444
3/2-Wageventifl (rechts)3/2-Wageventifl (right)
4545
3/2-Wegeventil(links)3/2-way valve (left)
4646
2/2-Wegeventil2/2 way valve
4747
Entsperrbares RückschlagventilPiloted check valve
4848
Potentiometer (Elevation-Ist-Position)potentiometer (Elevation actual position)
4949
Achseaxis
5050
Verlängerungsstückextension
5151
Halterungbracket
5252
LagerbockstegBearing block bridge
5353
Zwischenhülseintermediate sleeve
5454
Lagerbockbearing block

Claims (4)

Mechanisch/hydraulisches Verstellsystem für zweiachsig dem Sonnenstand nachgeführte Solargeneratoren, welches derart ausgestaltet ist, dass die Verstellung um die Azimutachse mittels der Linearbewegung einer Zahnstange (19) erfolgt, die mit ihren Zähnen in die Verzahnung eines Rundteiles (12) eingreift und dieses in Drehung versetzt, und dass die Verstellung um die Elevationsachse mittels eines Hydrozylinders (14) erfolgt, dessen Schwenkzapfen in Lagerböcken (54) gelagert sind, die mit einer auf dem Rundteil (12) befestigten Platte (13) verschraubt sind, wobei die Bewegung der durch ein Rohr (20) umschlossenen Zahnstange (19) zwecks Azimutverstellung mittels eines von einem Miniatur-Hydraulikaggregat (43) erzeugten druckbeladenen Ölstromes erfolgt, und die Bewegung der Kolbenstange des Hydrozylinders (14) zwecks Elevationsverstellung ebenfalls mittels des von demselben Miniatur-Hydraulikaggregat (43) erzeugten druckbeladenen Ölstromes bewirkt wird.Mechanical / hydraulic adjustment system for two-axis sun-tracking solar generators, which is designed such that the adjustment about the azimuth axis by means of the linear movement of a rack ( 19 ), with their teeth in the toothing of a circular part ( 12 ) and this set in rotation, and that the adjustment about the elevation axis by means of a hydraulic cylinder ( 14 ), the pivot pin in bearing blocks ( 54 ) are mounted with one on the round part ( 12 ) attached plate ( 13 ), whereby the movement of the through a pipe ( 20 ) enclosed rack ( 19 ) for the purpose of azimuth adjustment by means of one of a miniature hydraulic power unit ( 43 ), and the movement of the piston rod of the hydraulic cylinder ( 14 ) for elevation adjustment also by means of the same miniature hydraulic power unit ( 43 ) caused pressure-loaded oil flow is effected. Mechanisch/hydraulisches Verstellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rundteil (12) innen durchgehend hohl ist, wodurch ein freier Raum für die Durchführung der von der Solargeneratorfläche (1) abzuführenden elektrischen Leitungen geschaffen wird.Mechanical / hydraulic adjustment system according to claim 1, characterized in that the round part ( 12 ) is hollow throughout, leaving a free space for the passage of the solar generator surface ( 1 ) to be discharged electrical lines. Mechanisch/hydraulisches Verstellsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremszylinder (23) vorhanden ist, wobei die Drehung des Rundteiles (12) und damit die Verstellung um die Azimutachse erst möglich wird, wenn vor dem Beginn der Bewegung der Zahnstange (19) der am Außenmantel des Rundteiles (12) über Anpresskräfte wirkende Bremszylinder (23) entlastet wird, der nach Beendigung der Bewegung der Zahnstange (19) und damit nach Beendigung der Bewegung des Rundteils (12) seine volle Bremswirkung erneut über Anpresskräfte an dem Rundteil (12) wirksam werden lässt und damit die unbeabsichtigte Drehung des Solargenerators um die Azimutachse verhindert.Mechanical / hydraulic adjusting system according to claim 1 or 2, characterized in that a brake cylinder ( 23 ) is present, wherein the rotation of the circular part ( 12 ) and thus the adjustment about the azimuth axis is only possible if before the beginning of the movement of the rack ( 19 ) on the outer shell of the round part ( 12 ) via brake cylinders acting on contact forces ( 23 ) is relieved after completion of the movement of the rack ( 19 ) and thus after completion of the movement of the round part ( 12 ) its full braking effect again on contact forces on the round part ( 12 ) and thus prevents the unintentional rotation of the solar generator about the azimuth axis. Mechanisch/hydraulisches Verstellsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Lagerungssystem ein Potentiometer (37) angeordnet ist, wodurch die Azimut-Ist-Position der Solargeneratorfläche (1) erfasst wird, und dass in der Achse (49) eines Traversen-Lagerbocks (17), befestigt am Tragwerk (2) der Solargeneratorfläche (1), ein Potentiometer (48) angeordnet ist, wodurch die Elevation-Ist-Position der Solargeneratorfläche (1) erfasst wird.Mechanical / hydraulic adjustment system according to one of the preceding claims, characterized in that in the storage system, a potentiometer ( 37 ), whereby the azimuth actual position of the solar generator surface ( 1 ) and that in the axis ( 49 ) of a truss bearing block ( 17 ), attached to the structure ( 2 ) of the solar generator surface ( 1 ), a potentiometer ( 48 ), whereby the elevation-actual position of the solar generator surface ( 1 ) is detected.
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