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Die Erfindung betrifft eine Solaranlagenreinigungsvorrichtung für die Reinigung von einer Solarenergie aufnehmenden Fläche. Beispiele für die Nutzung von Solarenergie sind zum Beispiel mit Solarzellen ausgestattete Photovoltaikanlagen oder auch Sonnen- beziehungsweise Solarkollektoren. Letztere nützen die thermische Energie der Sonneneinstrahlung zum Erwärmen einer Flüssigkeit, Solarzellen beziehungsweise Photovoltaikanlagen dienen der Stromerzeugung. Die Solaranlagenreinigungsvorrichtung besteht zumindest aus einem über die Fläche hinwegbewegbaren Reinigungselement.
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Im Stand der Technik sind Vorrichtungen zum Reinigen von Solaranlagen bekannt. Der Stand der Technik kennt zum Beispiel mobile Reinigungsvorrichtungen, um bei Bedarf die Flächen von Photovoltaikanlagen zu reinigen. Durch die Reinigung wird der Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen erheblich erhöht und somit auch deren Effizienz. Allerdings ist der Einsatz von mobilen Reinigungsgeräten entsprechend aufwendig und auch teuer.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Abreinigungsanlage für Photovoltaik-Generatoren und Sonnenkollektoren bekannt. Die im Stand der Technik bekannte Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Reinigungselement vorgesehen ist, das auf gegenüberliegenden Seiten auf einer Führung geführt ist. Dabei erfolgt der Antrieb des Reinigungselementes von einem Motor, der sowohl die Vorwärtsbewegung des Reinigungselementes als auch die Drehbewegung der Bürste bewirkt. Jedoch ist diese Lösung nicht effizient, da beispielsweise der Antrieb mit Hilfe von Zahnstangen erfolgen muss und die Zahnstangen greifen dann entsprechende Ritzel ein, die über den Antrieb angetrieben werden. Die dort vorgestellte Lösung ist demzufolge sehr aufwändig in der Herstellung und störungsanfällig, da gerade die Zahnstangenantriebe sehr schnell verschleifen.
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Die Druckschriften
DE 103 17 479 B4 ,
DE 20 2007 006 491 U1 und
DE 20 2008 003 298 U1 zeigen Solaranlagenreinigungsvorrichtungen für die Reinigung einer solarenergieaufnehmenden Fläche. Die Bewegung des Reinigungselementes über die Fläche wird hierbei durch Seilzüge oder den Eingriff von Ritzeln in eine Bahnstange realisiert. Die in diesen Druckschriften gezeigten Ausführungsformen haben den Nachteil, dass beispielsweise bei Vermutzung oder Vereisung der Antriebsvorrichtungen eine Funktionsunfähigkeit beziehungsweise Beschädigung der Vorrichtung auftreten kann.
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Des weiteren ist aus dem Stand der Technik eine Vorrichtung zum Reinigen von Solaranlagen bekannt, die die Oberfläche der Solaranlagen mit einem Abstreifer, beispielsweise mit Gummilippen, reinigt. Dieser Abstreifer wird einseitig in einer Führung geführt und dort angetrieben. Die ganze Vorrichtung ist nur einseitig gelagert und führt natürlich bei entsprechender Größe der Solaranlage zu einem Abkippen bzw. zu einem Einbringen von Last in die Photovoltaik- oder Solaranlage. Dies ist ein wesentlicher Nachteil.
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Des Weiteren ist eine Lösung bekannt, die den Bürstenantrieb gleichzeitig zum Vortrieb der gesamten Vorrichtung verwendet. Die Führung ist äußerst kompliziert über entsprechende Reifen gelöst, die an den Außenseiten er Solaranlage anliegen und die ein Abrutschen im Zusammenwirken mit zusätzlich angebrachten Fanghaken verhindern soll.
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Alle im Stand der Technik bisher bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass sie kompliziert im Aufbau und insbesondere störanfällig sind. Des weiteren ist bei fest angeordneten Vorrichtungen der Nachteil vorhanden, dass zumindest teilweise in bestimmten Tagesphasen Schatten auf die Photovoltaikelemente oder die Solarelemente fällt, wodurch die Effizienz der Anlage insgesamt verringert wird.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Solaranlagenreinigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die möglichst effizient ist und die vorher beschriebenen Nachteile nicht mehr aufweist.
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In einer ersten Ausgestaltung wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Solaranlagenreinigungsvorrichtung gelöst, die zumindest aus einem über die Fläche hinwegbaren Reinigungselement besteht, wobei das Reinigungselement auf gegenüberliegenden Seiten der Fläche auf einer Führung geführt ist und das Reinigungselement zumindest in eine Position, vorzugsweise in eine erste bzw. zweite Position bewegbar ist, in der von dem Reinigungselement keine Abschattung auf die Fläche fällt. Damit werden die im Stand der Technik vorhandenen Probleme hinsichtlich der Abschattung vollkommen gelöst, indem beispielsweise die Führungen der Solarreinigungsvorrichtung so ausgestaltet sind, dass die Reinigungsvorrichtung weit genug von der Solarfläche wegfahren kann, um eben keinen Schatten für die Fläche zu erzeugen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen in dieser Ausführungsform werden weiter hinten dann noch näher beschrieben.
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Eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Effizienz der Reinigungsvorrichtung besteht nach der Erfindung demnach darin, eine Abschattung der Fläche durch das Reinigungselement zu vermeiden, wenn dieses nicht im Einsatz ist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Reinigungselement nach dem Reinigungsvorgang in eine Position bewegbar ist, in der von dem Reinigungselement keine Abschattung auf die Fläche fällt.
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Je nach Sonnenstand könnte – liegt das Reinigungselement nach dem Reinigungsvorgang oberhalb oder in der Nähe der Fläche – ein mehr oder weniger großer Bereich der Fläche abgeschattet werden. Zum Erwärmen einer Flüssigkeit bei Solarheizungsanlagen oder zur Erzeugung von elektrischem Strom in Photovoltaikanlagen fällt dieser Bereich aus. Die Fläche wird also nicht optimal ausgenutzt. Durch die entsprechende Positionierung des Reinigungselementes nach dem Reinigungsvorgang kann dieser Nachteil vermieden werden.
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Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Solaranlagenreinigungsvorrichtung, wie eingangs beschrieben, und schlägt in einer zweiten Variante vor, dass das Reinigungselement auf gegenüberliegenden Seiten der Fläche auf einer Führung geführt ist und für die Bewegung des Reinigungselementes über die Fläche eine mit einer Ritzel zusammenwirkende Kette vorgesehen ist. An Stelle von den im Stand der Technik bekannten mobilen Geräten wird nunmehr eine an der Fläche fest angeordnete Solarreinigungsvorrichtung vorgeschlagen. Dies hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Solaranlagenreinigungsvorrichtung zu beliebigen Zeitpunkten eingesetzt werden kann, um die Fläche zu reinigen. Der Betrieb einer erfindungsgemäßen Solaranlagenreinigungsvorrichtung erfolgt dabei automatisch, das heißt, eine Bedienperson hierfür ist nicht notwendig, was die Reinigungskosten zusätzlich erheblich senkt. Dabei wird eine stabile Führung des Reinigungselementes über der Fläche durch die Anordnung entsprechender Führungselemente beidseitig der Fläche vorgesehen, wobei die effiziente Variante dadurch realisiert ist, dass mit nur einem Antrieb gleichwohl ein Gleichlauf des Reinigungselementes auf seinen beiden Führungen erreicht wird. Die Verwendung von nur einem Antrieb senkt die Kosten entsprechend.
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Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird eine günstig herzustellende Solarreinigungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die auch im Betrieb automatisch einsetzbar ist. Weiterhin wirkt die erfindungsgemäße Solarreinigungsvorrichtung, aufgrund ihrer bevorzugt automatischen Ansteuerung, die bei Bedarf oder auch bei entsprechenden Witterungssituationen automatisch für eine Reinigung der Fläche sorgt, der verschmutzungsbedingten Wirkungsgradverschlechterungen entgegen.
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Mit der Erfindung wird eine wartungsarme Solaranlagenreinigungsvorrichtung geschaffen, da bei Verwendung nur eines Antriebs auch nur dieser eine Antrieb gewartet werden muss. Des Weiteren besteht der Vorteil darin, dass für den Vortrieb des Reinigungselementes ein Ritzel mit einer Kette zusammenwirkt, wobei die Kette gegenüber Zahnstangen oder anderen Vortriebsmöglichkeiten weniger schmutzanfällig und weniger störanfällig ist. Schmutzpartikel fallen durch die Zwischenräume der Kettenglieder hindurch und auch Verschmutzungen, wie Laub, Schnee oder Eis werden unter Einwirkung des Ritzels durch die Zwischenräume in den Kettengliedern hindurchgedrückt, womit eine Reinigungswirkung erzielt wird. Von besonderem Vorteil ist es weiterhin, wenn der Antrieb bezüglich der Kettenführung in einer Omega-Ausführung vorgesehen ist.
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Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Solaranlagenreinigungsvorrichtung vorgeschlagen wird, bei welcher die Wirkrichtung der Bürste auf der Fläche in die gleiche Richtung weist, wie der Vortrieb des Reinigungselementes.
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Oftmals wird als Reinigungselement eine in Rotation versetzbare Reinigungsbürste oder Reinigungswalze eingesetzt. Teile des Reinigungselementes, insbesondere die Borsten bei einer Bürste, wirken reinigend mit der Fläche zusammen. Dabei ist die Wirkrichtung des Reinigungselementes auf die Fläche durch die Rotationsrichtung der Bürste beziehungsweise der Wischbewegung entlang der Fläche angegeben, wobei es hierbei nur auf die Bewegungskomponente ankommt, die im Bereich des Einwirkens des Reinigungselementes auf die Fläche besteht. Diese (tangentiale) Bewegungskomponente ist dabei in die gleiche Richtung gerichtet wie die Bewegungsrichtung des Reinigungselementes als Ganzes über die Fläche.
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Hieraus resultiert, dass Schmutz, aber auch Laub oder auch Schnee und so weiter, welches/r sich auf der Fläche sammelt, von der rotierenden Bürste nach vorne geschleudert wird, die Wirkrichtung wäre gleichgerichtet wie die Bewegungsrichtung des Reinigungselementes über die Fläche. Dieser ”nach-vorne-Kehreffekt” ist in seiner Effizienz viel besser als die andere Variante, nämlich das nach hinten kehren, da dann die erhebliche Gefahr besteht, dass der Schmutz nicht zuverlässig von der Fläche abgetragen wird. Außerdem dient der erfindungsgemäße Vorschlag dazu, sicherzustellen, dass der Schmutz tatsächlich bei einer Überfahrt des Reinigungselementes über die Fläche komplett abgetragen ist, da unter Umständen leichte Schmutzpartikel nicht komplett bei dem Abbürsten heruntergeschleudert werden, sondern nochmals auf der Fläche zum Liegen kommen können, die dann, sobald das Reinigungselement entsprechend nachgefahren ist, nochmals abgekehrt werden.
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Die unterschiedlichen Ausführungsformen und Varianten, wie sie vorhergehend beschrieben sind, lösen alle jeweils für sich die gemeinsame Aufgabe, nämlich eine effiziente Solaranlagenreinigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen. Neben diesen einzelnen Gedanken umfasst die Erfindung natürlich auch sinngemäße Kombinationen der vorgenannten Vorschläge, wodurch sich natürlich die Effizienz beziehungsweise Wirksamkeit einer entsprechend ausgestatteten Solaranlagenreinigungsvorrichtung erheblich steigert.
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Der Antrieb für die Solaranlagenreinigungsvorrichtung besteht aus einem Motor, insbesondere einem Elektromotor, der über eine Antriebswelle mit dem Reinigungselement verbunden ist.
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Erfindungsgemäß wird dabei vorgeschlagen, dass eine netzgebundene Stromversorgung der Solaranlagenreinigungsvorrichtung beziehungsweise des Antriebes (insbesondere des Elektromotors) vorgesehen ist. Durch eine solche Ausstattung ist es möglich, auch verhältnismäßig kräftige Elektromotoren einzusetzen und so ein entsprechendes Reinigungsergebnis zu erreichen. Natürlich ist es gemäß der Erfindung auch möglich, eine netzunabhängige Stromversorgung, zum Beispiel in Form einer Batterie oder ähnliches, im Sinne der Erfindung zu verwenden.
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Das Reinigungselement besteht aus einer zylinderförmigen Walze, die beispielsweise mit einer Putztuchoberfläche, wie einem Vlies, beispielsweise aus Mikrofasern oder einem Vlies, das mit einer Nanopartikel enthaltenen Oberfläche versehen ist.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht dieses Reinigungselement aus einer Bürste. Die Borsten der Bürste sind auf einem Borstenhalter aufgebracht. Diese Borsten können aus Naturborsten, aus Kunststofffäden oder einzelnen Stoffstreifen gebildet sein. Durch die Rotationsgeschwindigkeit des Reinigungselementes wird die Wirkkraft der Borsten auf die Fläche beeinflusst.
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Das Reinigungselement kann einstückig ausgebildet sein. Nach einer Variante der Erfindung besteht es aus mehreren miteinander verbundenen Bürstenelementen. Die Anzahl dieser Bürstenelemente kann entsprechend der Breite einer Solaranlage angepasst werden.
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Nach einem Ausführungsbeispiel entspricht die Umdrehungsgeschwindigkeit des Reinigungselementes der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors (Direktantrieb). Es kann zwischen Motor und Reinigungselement ebenfalls ein Unter- oder Übersetzungsgetriebe vorgesehen sein.
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Die Achse des Reinigungselementes ist an beiden Enden auf einer Lagerkonsole gelagert, die eine freie Rotation des Reinigungselementes gewährleistet. Über diese Lagerkonsole und einen Haltewinkel, wobei der Haltewinkel wiederum mit einem Laufwagen verbunden ist, ist das Reinigungselement gelagert. Der Laufwagen ist verschieblich in einer als Führungsschiene ausgebildeten Führung angeordnet. über den Laufwagen ist das Reinigungselement entlang der Führungsschienen quer zur Längsachse des Reinigungselementes verschiebbar.
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Die Führungsschiene ist vorteilhafterweise als C-Profil ausgebildet und wird erfindungsgemäß mit der Öffnung nach unten ausgerichtet. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich Schmutzpartikel in dem C-Profil ablagern können. Eine zusätzliche Reinigung der Führungsschienen entfällt somit.
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Oberhalb der Führungsschiene ist über ein Befestigungselement und einem Befestigungswinkel eine Kette befestigt, die mit ihrem zweiten Ende wiederum an einem Befestigungswinkel und einem Befestigungselement, die am anderen Ende der Führungsschiene angeordnet sind, befestigt ist. An diesem zweiten Ende ist eine Spannvorrichtung vorgesehen, um die Kette optimal zwischen den beiden Befestigungselementen zu spannen. Auch diese Kette ist, wie das umgekehrt angeordnete C-Profil, vor Verschmutzungen bewahrt, da Schmutzpartikel weitestgehend durch die Zwischenräume in den Kettengliedern hindurchfallen oder von dem Ritzel, das sich entlang der Kette bewegt, hindurchgedrückt werden. Eispartikel werden durch das Ritzel zerstossen und fallen von der Kette ab. Um den Reinigungseffekt für die Kette zu erhöhen, ist die Kette zu der Führungsschiene hin beabstandet angeordnet. Die Schmutzpartikel können somit durch die Zwischenräume hindurch und unten herausfallen und fallen von der Oberseite der Führungsschienen leicht herab.
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An der Antriebswelle für das Reinigungselement ist ein Zahnkranz vorgesehen, der mit einem Abtriebsrad zusammenwirkt. Auf diese Weise ist die Rotationsrichtung des Abtriebsrades entgegengesetzt der Rotationsrichtung des Reinigungselementes.
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Mit dem Abtriebsrad ist über eine Achse ein Ritzel verbunden. Das Ritzel weist somit die gleiche Rotationsrichtung auf wie das Abtriebsrad. Der Durchmesser des Ritzels ist kleiner als der des Abtriebsrades. Durch den Zahnkranz an der Antriebswelle, dem Abtriebsrad und dem Ritzel ist ein Untersetzungsgetriebe gebildet.
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Das Ritzel läuft oberhalb der Kette entlang und durch das Getriebe wird bei Rotation des Reinigungselementes gleichzeitig ein Vorschub des Reinigungselementes über die Fläche bewirkt.
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Die Wirkrichtung der Reinigungsoberfläche des Reinigungselementes oder der Borsten ist derart ausgerichtet, dass Schmutzpartikel vor dem Reinigungselement hergetrieben werden und am Ende der Fläche von der Fläche herunterfallen. Es ist gewährleistet, dass nach dem Reinigungsvorgang die zu reinigenden Oberfläche wirklich sauber ist, um den Wirkungsgrad der Solaranlage optimal ausnutzen zu können. Bei der Rückbewegung des Reinigungselementes zum Ausgangspunkt hin, erfolgt eine Rotationsumkehr. Auch hier wieder ist die Wirkrichtung derart, dass die Schmutzpartikel vor dem Reinigungselement hergetrieben werden und am anderen Ende der Fläche wiederum von der Fläche herunterfallen.
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Vorteilhafterweise ist die Solaranlagenreinigungsvorrichtung derart an der Solaranlage angeordnet, dass die Bewegungsrichtung des Reinigungselementes horizontal verläuft. Selbst bei geneigten Solaranlagen werden mit Sicherheit die Schmutzpartikel von der Fläche weggekehrt.
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Bei einer Anordnung von Solarzellen oder Sonnenkollektoren zur Bildung einer Solar- oder Photovoltaikanlage kann sich der wirksame Bereich über die gesamte Fläche erstrecken. Nach einer anderen Ausführung ist der wirksame Bereich mit einem Rahmen umgeben, der die Sonnenenergie nicht Wärme oder Strom umsetzt. In der Ruheposition ist das Reinigungselement dann beispielsweise oberhalb dieses Rahmens angeordnet. Bei schräger Sonneneinstrahlung, zum Beispiel in den Morgen- und Abendstunden, fährt das Reinigungselement in eine Position entgegen der Einstrahlrichtung, sodass der wirksame Bereich nicht abgeschattet ist. In einer anderen Ausführung ist das Reinigungselement so weit von der wirksamen Fläche weg positioniert, dass ein Schatten nicht auf die Fläche fällt. Hierbei ist vorteilhafterweise die Führungsschiene länger ausgebildet als die Breite der Fläche, sodass in der Ruheposition das Reinigungselement weit genug von der Fläche beabstandet ist.
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Nach einer weiteren Variante weist zumindest eines der Enden der Führungsschiene eine Biegung auf, die ermöglicht, dass das Reinigungselement aus der Ebene der Fläche herausgebracht wird. Die Biegung ist um eine Achse vorgesehen, die parallel zur Längsachse des Reinigungselements ausgerichtet ist und erstreckt sich bezogen auf die Ebene der wirksamen Fläche nach unten. Sobald die Oberkante des Reinigungselementes unterhalb der Oberfläche der wirksamen Fläche angeordnet ist, kann kein von dem Reinigungselement erzeugter Schatten auf die Fläche fallen.
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Nach einer weiteren Ausführung erstreckt sich das gebogene Ende der Führungsschiene bis unter die Fläche. In der Ruheposition kommt das Reinigungselement unter der Fläche zu liegen und ist so vor Witterungseinflüssen geschützt. Die Lebensdauer wird dadurch verlängert.
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Nach einer weiteren Ausführung erstreckt sich die Führungsschiene über die ganze Breite einer die Fläche tragenden Tragkonstruktion. Als Tragkonstruktion ist hierbei das Dach eines Hauses, ein Gestell oder dergleichen vorgesehen. Vorteilhafterweise wird die Tragkonstruktion von der Führungsschiene umgriffen. Die Ruheposition ist somit beispielsweise unter dem Ortgang eines Daches vorgesehen. zusätzlich ist hier das Reinigungselement vor Witterungseinflüssen geschützt, was dessen Lebensdauer erhöht.
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Auch, wenn nur eine Führungsschiene beschrieben ist, so ist im Endeffekt je eine Führungsschiene gemeint, da die Reinigungsvorrichtung bevorzugt an zwei Führungsschienen gelagert ist.
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Der Überstand der Führungsschiene gegenüber der Fläche kann einseitig ausgebildet sein. Nach einem weiteren Vorschlag können die Führungsschienen die Fläche auch beidseitig überragen.
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Es können auch zwei Ruhepositionen für das Reinigungselement vorgesehen sein. Der Reinigungsvorgang kann mit nur einer Bewegungsrichtung abgeschlossen sein. Die Ruheposition vor dem Reinigungsvorgang war zum Beispiel links von der Fläche und die Ruheposition nach dem Reinigungsvorgang ist dann zum Beispiel auf der rechten Seite der Fläche. Nach einer weiteren Ausführung beinhaltet der Reinigungsvorgang eine Hin- und Herbewegung des Reinigungselementes. Die Ruheposition ist nach dem Reinigungsvorgang die gleiche wie vor dem Reinigungsvorgang.
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Für die Solaranlagenreinigungsvorrichtung ist eine Steuerung vorgesehen, über die manuell oder auch vollautomatisch die Solaranlagenreinigungsvorrichtung steuerbar ist. Beispielsweise kann ein Sensor vorgesehen sein, der bei Bedarf die Solaranlagenreinigungsvorrichtung in Betrieb setzt. Ein Endschalter bewirkt, dass am Ende der zu reinigenden Fläche die Solaranlagenreinigungsvorrichtung gestoppt wird. Des Weiteren kann die Solaranlagenreinigungsvorrichtung über einen Regensensor gesteuert werden, der einen Reinigungsvorgang nur bei Regenwetter in Gang setzt, sodass Schmutzpartikel, die bei einem trockenen Reinigungsvorgang nicht entfernt werden können, bei einem Nassvorgang entfernt werden. Auch kann nach einer weiteren Ausführung über oder neben dem Reinigungselement ein Behälter angeordnet sein, der beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeit oder eine Enteisungsflüssigkeit enthält, um die Reiniungswirkung der Solaranlagenreinigungsvorrichtung zu erhöhen. Dieser Behälter kann sich mit dem Reinigungselement entlang der Schienen mitbewegen, kann jedoch auch ortsfest angeordnet sein, wobei über zum Beispiel flexible Schläuche die Flüssigkeit auf die zu reinigenden Fläche aufgebracht werden kann.
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Nicht ausgeschlossen von der Erfindung ist der Gedanke, den Antrieb an dem Abtriebsrad beziehungsweise dem Ritzel angreifen zu lassen. Die Wirkung auf das Reinigungselement und den Vortrieb ist die gleiche wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Die Anordnung der Getriebe muss nicht verändert werden.
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Auch ist die Verwendung von zwei separaten Motoren für den Antrieb in die Erfindung eingeschlossen. Die Motoren greifen jeweils an den entgegengesetzten Enden des Reinigungselementes an. Dadurch können Motoren mit geringerer Leistung verwendet werden als bei der Lösung mit nur einem Motor, was unter Umständen die Kosten für die einzelnen Motoren verringert. (Motoren mit geringer Leistung sind preiswerter als Motoren mit höherer Leistung). Auch können die Motoren unterschiedlich angreifen, beispielsweise treibt ein erster Motor das Reinigungselement und ein zweiter Motor den Vorschubantrieb an. Reinigungselement und Vorschubantrieb sind dann entkoppelt, aber der Vorschubantrieb auf beiden Seiten der Solaranlage kann über eine Verbindung gekoppelt sein, die zum Beispiel aus einer Welle mit Zahnkranz besteht, jedoch keine Reinigungselemente trägt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 die erfindungsgemäße Solaranlagenreinigungsvorrichtung, dreidimensional als Explosionszeichnung;
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2a bis 2c die erfindungsgemäße Solaranlagenreinigungsvorrichtung in Draufsicht und zwei Seitenansichten;
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3 eine vergrößerte Ansicht des Endes der Führungsschiene;
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4 den Antrieb der Solaranlagenreinigungsvorrichtung;
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5 eine weitere Ausführung der Solaranlagenreinigungsvorrichtung;
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6a und 6b die Solaranlagenreinigungsvorrichtung nach 5 in Seitenansicht und Draufsicht.
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In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben.
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In 1 ist mit 1 die Solaranlagenreinigungsvorrichtung bezeichnet. Als Solaranlagen sind beispielsweise Solarzellen, Sonnenkollektoren oder Photovoltaikzellen 30 vorgesehen, die derart angeordnet sind, dass sie eine geschlossene oder zumindest fast geschlossenen Fläche 10 bilden.
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Beidseitig der Solaranlage sind Führungsschienen 5 zur Lagerung der Solaranlagenreinigungsvorrichtung 1 vorgesehen. Die Solaranlagenreinigungsvorrichtung 1 besteht aus einem Reinigungselement 6, das in diesem Fall von einer zylinderförmigen Bürste 16 gebildet ist. Das Reinigungselement 6 wird von einem Antrieb 20, einem Motor 2, in Rotation versetzt und dreht sich somit um seine eigene Längsachse L. Das Reinigungselement 6 ist über eine Antriebswelle 19 mit dem Motor 2 verbunden. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Reinigungselementes 6 entspricht der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 2. Nicht dargestellt ist die Ausführung, bei der die Rotation des Motors über- oder untersetzt wird. In diesem Fall wird der Rotationsantrieb für das Reinigungselement 6 über ein zusätzliches Getriebe angesteuert.
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Das Reinigungselement 6 ist an seinen beiden Enden auf je einer Lagerkonsole 11, 11' gelagert, die über einen Haltewinkel 12, 12' mit einem Laufwagen 7 verbunden ist. Der Laufwagen 7 ist in 4 zu erkennen. Der Laufwagen 7 ist in der Führungsschiene 5 frei verschieblich angeordnet.
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Erfindungsgemäß besteht die Führungsschiene 5 aus einem C-Profil, wobei die Öffnung 17 des C-Profils nach unten gerichtet ist. Dies hat den Vorteil, dass sich in der Führungsschiene 5 kein Schmutz ablagern kann, der die Bewegung des Laufwagens 7 behindern könnte. Der Laufwagen 7 besteht aus zwei zueinander parallel angeordneten Rollen 31, die über eine Rollenachse miteinander verbunden sind. Die Rollen 31 sind frei drehbar und laufen auf den der Öffnung 17 des C-Profils zugewandten Abwinkelungen. Oberhalb der Führungsschiene 5 ist eine Kette 13 angeordnet, die Teil des Antriebes 20 – zum Hinwegbewegen des Reinigungselementes 6 über die Fläche 10 – ist. Ein Ritzel 14 das mit der Kette 13 in Wirkverbindung steht, bewirkt eine derartige Bewegung.
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Das Ritzel 14 wird mittelbar von dem gleichen Motor 2 angetrieben, der auch für den Antrieb des Reinigungselementes 6 vorgesehen ist. Das Reinigungselement 6 bzw. dessen Antriebswelle 19 ist mit einem umlaufenden Zahnkranz 18 versehen. In diesen Zahnkranz 18 greift ein Zahnrad ein, das als Abtriebsrad 4 vorgesehen ist. Das Ritzel 14 ist auf der gleichen Achse 21 wie das Abtriebsrad 4 angeordnet und hat deshalb die gleiche Rotationsrichtung wie das Abtriebsrad 4. Die Rotationsrichtung des Reinigungselementes 6 ist entsprechend entgegengesetzt.
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Der Durchmesser des Ritzels 14 ist kleiner als der des Abtriebsrades 4, wodurch eine Untersetzung der Rotation entsteht. Das Ritzel 14 arbeitet sich durch seine Rotation an der Kette 13 entlang und zieht das Reinigungselement 6 zusammen mit dem Motor 2 über die zu reinigende Fläche 10 hinweg.
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Wie bereits erwähnt ist die Kette 13, 13' oberhalb der Führungsschiene 5, 5' und zu dieser beabstandet, angeordnet. Sie ist mit ihrem ersten Kettenende 22, 22' – wie zusätzlich in 3 zu sehen ist – über einen Befestigungswinkel 23, 23' und ein Befestigungselement 24, 24' am Ende oder in der Nähe des Endes 25, 25' an der Führungsschiene 5 befestigt. Das zweite Kettenende 26' ist ebenfalls über einen zweiten Befestigungswinkel 27', und ein zweites Befestigungselement 28' mit dem zweiten Ende 29' der Führungsschiene 5, 5' verbunden. Eine Spannvorrichtung 15, 15' dient dazu die Kette 13, 13' zu spannen. In der Kette 13, 13' kann sich wie auch in der Führungsschiene 5, 5' kein Schmutz ablagern. Dieser fällt durch die Kettenglieder hindurch. Zusätzlich werden durch das Ritzel 14, 14' gegebenenfalls trotzdem auf der Kette 13, 13' verbliebene Schmutzpartikel aus der Kette 13, 13' herausgedrückt, so dass die Kette 13, 13' immer sauber bleibt. Auch wenn sich im Winter Schnee oder Eis auf der Kette 13, 13' ablagert, erfolgt eine Reinigung durch das Ritzel 14, 14'.
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Die andere Seite des Reinigungselementes 6 ist gleich ausgebildet wie die erste Seite. An der Antriebswelle 19' oder auch am Ende des Reinigungselementes 6 ist ebenfalls ein Zahnkranz 18' vorgesehen, mittels dem die Rotation des Reinigungselementes 6 auf ein Abtriebsrad 4', und von diesem auf ein weiteres Ritzel 14' übertragen wird. Dieses weitere Ritzel 14' wirkt wiederum mit einer weiteren Kette 13' für den Vortrieb des Reinigungselementes 6 zusammen. Beide Getriebe 3, 3', bestehend aus Zahnkranz 18, 18', Abtriebsrad 4, 4', Ritzel 14, 14' und Kette 13, 13' sind identisch ausgebildet. Mit nur einem Antrieb 20 bzw. nur einem Motor 2, vorteilhafterweise einem Elektromotor, ist, wird auf diese Weise ein Gleichlauf beider Seiten des Reinigungselementes 6 erreicht, was zu einer Vereinfachung des Aufbaus des Antriebes 20 führt.
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In 2a ist die Solaranlagenreinigungsvorrichtung 1 in Draufsicht dargestellt. Die Solaranlage besteht aus einzelnen Solarzellen 30, Sonnenkollektoren oder Photovoltaikelementen, die zusammen eine ebene Fläche 10 ergeben. Die Führungsschienen 5 sind vorteilhafterweise ober- und unterhalb der Solaranlage angeordnet, was bewirkt, dass die Solaranlagenreinigungsvorrichtung 1 sich in einer Horizontalen bewegt. Die Rotationsrichtung der Bürste 16 ist, durch den Antrieb 20 bedingt, derart, dass die Wirkrichtung der Borsten der Bürste 16 die gleiche Richtung wie der Vortrieb des Reinigungselementes 6 aufweist. Schmutzpartikel, Schnee, Laub und dergleichen werden durch die Art des Antriebes vor der Bürste 16 hergetrieben, bis am Ende der Fläche 10 der Schmutz hinunterfällt. Gegebenenfalls kann hier ein Auffangbehälter vorgesehen sein. Bei der Rückbewegung der Solaranlagenreinigungsvorrichtung 1 zum Ausgangspunkt erfolgt eine Umkehr des Vortriebs und damit eine Umkehr der Rotationsrichtung, so dass auch in diesem Fall wiederum der Schmutz vor der Bürste 16 hergetrieben wird. Nach dem Reinigungsvorgang ist gewährleistet, dass die Fläche 10 vollständig sauber ist.
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Mit 9 ist eine Steuerung bezeichnet, die eine vollautomatische Steuerung der Solaranlagenreinigungsvorrichtung ermöglicht. Sensoren, wie ein Regensensor, ein Temperaturfühler oder ein Zeitgeber steuern die Solaranlagenreinigungsvorrichtung. Ein Endschalter schaltet die Solaranlagenreinigungsvorrichtung ab, wenn das Reinigungselement 6 das Ende der Fläche 10 erreicht hat. Gegebenenfalls ist anstelle des Endschalters ein Umschalter vorgesehen, der die Vorschubrichtung des Reinigungselementes 6 umkehrt und es zum Ausgangspunkt mit umgekehrter Rotation des Reinigungselementes 6 zurückfährt.
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In 5 ist eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Solaranlagenreinigungsvorrichtung 1 dargestellt. Die Solaranlage inklusive der Solaranlagenreinigungsvorrichtung 1 ist auf dem Dach 40 eines Hauses 41 angeordnet. Die aus Sonnenkollektoren 30 oder Solarzellen 30 bestehende Fläche 10 der Solaranlage erstreckt sich hierbei nicht über das gesamte Dach 40 des Hauses 41. Ober- und unterhalb dieser Fläche 10 sind Führungsschienen 5 angeordnet, deren Länge F größer ist als die Breite B der Fläche 10. Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Länge F der Führungsschienen 5 sogar länger als die Breite des Daches 40 und umgreift den Ortgang 42, sodass die Enden 25 der Führungsschienen 5 unterhalb des Daches 40 enden. Nach einem Reinigungsvorgang fährt das Reinigungselement 6 in eine Ruheposition I im Bereich der Enden 25 der Führungsschiene 5, sodass es unterhalb des Daches 40 zum Liegen kommt und vor Witterungseinflüssen geschützt ist.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass in dieser Stellung die Fläche 10 von dem Reinigungselement 6 nicht abgeschattet werden kann, sodass eine effiziente Ausnutzung der Sonnenkollektoren 30 oder Solarzellen 30 erreicht wird. Am anderen Ende der Führungsschienen 5 ist ebenfalls eine Biegung 43 vorgesehen, sodass die anderen Enden 25 ebenfalls unterhalb des dem ersten Ortgangs 42 gegenüberliegenden Ortgang 42 des Daches 40 enden. Bei dem Reinigungsvorgang ist es nun möglich die Reinigung nur in eine Richtung vorzunehmen und das Reinigungselement 6 in einer zweiten Ruheposition II, die der ersten gegenüber liegt, verweilen zu lassen.
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Nach einem weiteren Vorschlag beinhaltet der Reinigungsvorgang zwei Bewegungsrichtungen, sodass das Reinigungselement 6 in der gleichen Ruheposition I verbleibt wie vor dem Reinigungsvorgang.
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In 6a ist eine Seitenansicht der Solaranlage inklusive der Solaranlagenreinigungsvorrichtung 1 gezeigt. Die Fläche 10 weist eine bestimmte Breite B auf, die kleiner oder gleich der Breite einer Unterkonstruktion beziehungsweise des Daches 40 eines Hauses 41 ist. Ober- und unterhalb der Fläche 10 (siehe 6b) sind Führungsschienen 5 vorgesehen, deren Länge F größer ist als die Breite B der Fläche 10. Das Reinigungselement 6 kann in seiner Ruheposition I, II so weit von der Fläche 10 entfernt angeordnet sein, dass selbst bei seitlicher, schräger Sonneneinstrahlung in den Morgen- und Abendstunden kein Schatten auf die Fläche 10 fällt.
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Nach einer weiteren Ausführung ist es auch möglich, dass das Reinigungselement 6 je nach Sonnenstand verfahrbar ist. Bei Sonneneinstrahlung beispielsweise in den Morgenstunden (in Bezug auf die Zeichnung gesehen von links) fährt das Reinigungselement in eine rechte Position und umgekehrt in den Abendstunden bei Sonneneinstrahlung von rechts verfährt es in die Position – wie zu erkennen – ist links von der Fläche.
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Nach der dargestellten Ausführung sind die Enden 25 der Führungsschiene 5 um eine Biegeachse A gebogen, wobei die Biegeachse A parallel zur Längsachse L des Reinigungselementes 6 ausgerichtet ist. Die Biegung 43 ist derart ausgebildet, sodass das Reinigungselement 6 in seiner Ruheposition I, II eine Stellung einnimmt, die unterhalb der Oberfläche der Fläche 10 liegt. Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Biegung 43 derart weit, dass beispielsweise eine Tragkonstruktion, auf der die Fläche 10 angeordnet ist, umgriffen wird und das Reinigungselement 6 in der Ruheposition I, II unterhalb der Tragkonstruktion wie dem Dach 40 eines Hauses 41 angeordnet ist. In dieser Stellung ist es unmöglich, dass von dem Reinigungselement 6 ausgehender Schatten auf die Fläche F auftrifft. Die Ausbildung der Führungsschiene 5 ist die gleiche wie in den zuvor genannten Ausführungsbeispielen beschrieben ist. Sie besteht aus einem nach unten offenen C-Profil und der Kettenantrieb ist von der Schiene beabstandet. Durch diese Anordnung können sich weder auf den Schienen noch auf der Kette Schmutzpartikel ablagern.
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Nach der dargestellten Ausführung sind die Enden 25 der Führungsschiene 5 um eine Biegeachse A gebogen, wobei die Biegeachse A parallel zur Längsachse L des Reinigungselementes 6 ausgerichtet ist. Die Biegung 43 ist derart ausgebildet, sodass das Reinigungselement 6 in seiner Ruheposition I, II eine Stellung einnimmt, die unterhalb der Oberfläche der Fläche 10 liegt. Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Biegung 43 derart weit, dass beispielsweise eine Tragkonstruktion, auf der die Fläche 10 angeordnet ist, umgriffen wird und das Reinigungselement 6 in der Ruheposition I, II unterhalb der Tragkonstruktion wie dem Dach 40 eines Hauses 41 angeordnet ist. In dieser Stellung ist es unmöglich, dass von dem Reinigungselement 6 ausgehender Schatten auf die Fläche F auftrifft. Die Ausbildung der Führungsschiene 5 ist die gleiche wie in den zuvor genannten Ausführungsbeispielen beschrieben ist. Sie besteht aus einem nach unten offenen C-Profil und der Kettenantrieb ist von der Schiene beabstandet. Durch diese Anordnung können sich weder auf den Schienen noch auf der Kette Schmutzpartikel ablagern.
