DE102011082681A1 - Slide bearing arrangement i.e. radial sliding bearing, for parabolic trough collector arrangement in solar power plant, has actuator displaced for reducing friction at slide bearing surface kept in oscillations - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Gleitlageranordnung sowie ein Verfahren zur Reduzierung der Reibung einer Gleitlageranordnung.The invention relates to a sliding bearing assembly and a method for reducing the friction of a sliding bearing assembly.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Gleitlageranordnungen werden in vielen technischen Bereichen eingesetzt. Sie dienen insbesondere auch zum Lagern von schweren und großvolumigen Bauteilen. Über Radialgleitlager werden rotierbare Bauteil gelagert. Ein derartiges Radialgleitlager wird beispielsweise bei Solaranlagen, insbesondere bei Parabolrinnenkollektoren eingesetzt. Hierbei wird über das Radialgleitlager ein Antriebsrohr gelagert, das zum Tragen und zur Nachführung eines Kollektorelements des Parabolrinnenkollektors ausgebildet ist.Slide bearing arrangements are used in many technical areas. They also serve in particular for storing heavy and bulky components. Via radial plain bearings, rotatable components are stored. Such a radial plain bearing is used for example in solar systems, parabolic trough collectors in particular. In this case, a drive tube is mounted on the radial slide bearing, which is designed to carry and for tracking a collector element of the parabolic trough collector.
Parabolrinnenkollektoren verwenden fokussierende Reflektorflächen, um das einfallenden Sonnenlicht auf einen Absorber zu bündeln. Solche Reflektorflächen müssen der Sonne nachgeführt werden und verfügen daher über ein Nachführsystem.Parabolic trough collectors use focusing reflector surfaces to focus incident sunlight onto an absorber. Such reflector surfaces must be tracked to the sun and therefore have a tracking system.
Aktuelle Parabolrinnenkollektoren bestehen aus einer Mehrzahl aneinander gereihter Kollektorelemente. Diese stützen sich auf einer jeweiligen Stützstruktur, den sogenannten Pylonen ab. Die Gesamtlänge eines Parabolrinnenkollektors beträgt zum Teil mehrere hundert Meter, beispielsweise etwa 200 m. Zur Nachführung der Kollektorelemente ist vorzugsweise lediglich ein mittig angeordneter Antriebsmotor vorgesehen. Die Drehbewegung wird über das Antriebsrohr übertragen, das sich auf den Pylonen abstützt und dort gelagert ist. Das Antriebsrohr ist zusammengesetzt aus mehreren Rohrteilstücken, die über Flansche miteinander verbunden sind. Zwischen den Flanschen ist vorzugsweise ein Lagerring angeordnet, der an dem jeweiligen Pylon über das Radialgleitlager gelagert ist.Current parabolic trough collectors consist of a plurality of collector elements arranged next to one another. These are based on a respective support structure, the so-called pylons. The total length of a parabolic trough collector is sometimes several hundred meters, for example, about 200 m. For tracking the collector elements, only a centrally arranged drive motor is preferably provided. The rotational movement is transmitted via the drive tube, which is supported on the pylons and stored there. The drive tube is composed of several pipe sections, which are interconnected via flanges. Between the flanges, a bearing ring is preferably arranged, which is mounted on the respective pylon on the radial slide bearing.
Diese Lagerringe leiten die Kräfte über Lagerflächen, die sogenannten Gleitsegmente an eine Umgebungskonstruktion ab. Die Gleitsegmente erzeugen aber eine hohe Anfahrreibung, so dass das Antriebsrohr sich mit steigendem Abstand zum Antrieb zunehmend verdreht. Damit ist eine exakte Nachführung erschwert, die Sonnenstrahlen treffen unter Umständen nicht mehr das Absorberrohr und der Wirkungsgrad der Anlage sinkt beträchtlich.These bearing rings derive the forces via bearing surfaces, the so-called sliding segments to a surrounding construction. However, the sliding segments produce a high starting friction, so that the drive tube increasingly twisted with increasing distance to the drive. This exact tracking is difficult, the sun rays may no longer hit the absorber tube and the efficiency of the system drops considerably.
Zur Reduzierung der Reibungsprobleme können Stützrollen verwendet werden, die ebenfalls an Lagerflächen gleitgelagert sind. Das Antriebsrohr mit dem Lagerring rollt auf der Stützrolle ab und treibt diese dabei an. Durch die Getriebestufe des Innendurchmessers der Stützrolle zum Außendurchmesser der Stützrolle reduziert sich das notwendige Antriebsmoment für die Stützrolle im Vergleich zur Verwendung der Gleitsegmente. Auch bei dieser Ausführung besteht das Problem, wenn auch in vermindertem Umfang, dass das Antriebsrohr sich mit steigendem Abstand zum Antrieb zunehmend verdreht und so eine exakte Nachführung erschwert ist.To reduce the friction problems support rollers can be used, which are also slidably mounted on bearing surfaces. The drive tube with the bearing ring rolls on the support roller and drives it. By the gear stage of the inner diameter of the support roller to the outer diameter of the support roller reduces the necessary drive torque for the support roller compared to the use of sliding segments. Also in this embodiment, the problem exists, albeit to a lesser extent, that the drive tube increasingly twisted with increasing distance to the drive and so an accurate tracking is difficult.
Zusätzlich muss bei allen bekannten Gleitwerkstoffen eine Einlaufphase überwunden werden, bis sich ein niedriger, lange Zeit konstanter Reibwert einstellt. Unter Einlaufphase wird hierbei eine Phase nach der Inbetriebnahme verstanden, die sich über eine Vielzahl von Gleitbewegungen, also über die ersten Betriebsstunden erstreckt. So sind anfänglich Reibwerte von 0,2 zu beobachten, die auf unter 0,05 absinken können. Die oben geschilderten Probleme treten daher verstärkt während der Einlaufphase auf. Aufgrund des während der Einlaufphase höheren Reibwertes muss der Antrieb der Parabolrinnenkollektoren entsprechend ausgelegt werden, was jedoch dazu führt, dass der Antrieb nach Abschluss der Einlaufphase überdimensioniert ist.In addition, in all known sliding materials, a running-in phase must be overcome until a low, long time of constant friction value is established. Infeed phase is here understood to mean a phase after startup which extends over a large number of sliding movements, ie over the first hours of operation. Thus, initially friction coefficients of 0.2 can be observed, which can fall below 0.05. The above-mentioned problems therefore occur more during the break-in period. Due to the higher coefficient of friction during the running-in phase, the drive of the parabolic trough collectors must be designed accordingly, which, however, leads to the drive being oversized after completion of the break-in phase.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Reibungsreduzierung an den Lagerstellen der gleitgelagerten Teile insbesondere während einer Einlaufphase der Lager oder bei ungünstigen Umgebungsbedingungen zu ermöglichen.It is an object of the invention to allow a reduction in friction at the bearing points of the sliding bearing parts, in particular during a running-in phase of the bearings or in unfavorable environmental conditions.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is solved by the features of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die im Hinblick auf die Gleitlageranordnung angeführten Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen lassen sich sinngemäß auch auf die Anlage und das Verfahren übertragen. The advantages and preferred embodiments stated with regard to the plain bearing arrangement can also be transferred analogously to the plant and the method.
Die Erfindung gibt daher eine Gleitlageranordnung, insbesondere ein Radialgleitlager mit einem Lagerelement an, das zur Lagerung eines Bauteils vorgesehen ist, wobei eine Gleitlagerfläche und ein Ultraschall emittierender Aktor vorgesehen sind, und der Aktor geeignet ist, zur Reduzierung der Reibung an der Lagerfläche diese in Schwingung zu versetzen.The invention therefore provides a sliding bearing assembly, in particular a radial sliding bearing with a bearing element, which is provided for mounting a component, wherein a sliding bearing surface and an ultrasonic emitting actuator are provided, and the actuator is suitable to reduce the friction on the bearing surface this in vibration to move.
Diese Ausgestaltung nutzt die vom Aktor erzeugten Vibrationen dahingehend aus, um die Lagerflächen der Lagerungspartner des Gleitlagers relativ zueinander in Mikrobewegungen zu versetzen, um dadurch die Reibung durch Verminderung der Haft- oder Anfahrreibung zu reduzieren. This embodiment makes use of the vibrations generated by the actuator in order to put the bearing surfaces of the bearing partner of the sliding bearing relative to each other in micro-movements, thereby reducing the friction by reducing the adhesion or starting friction.
Untersuchungen haben gezeigt, dass die Reibung sich etwa um mehr als den Faktor 2, insbesondere etwa um den Faktor 4 reduziert hat im Vergleich zu einer Ausgestaltung ohne den Aktor. Entsprechend ist die benötigte Antriebskraft auch um den gleichen Faktor reduziert. Investigations have shown that the friction has reduced by more than a factor of 2, in particular by a factor of 4 compared to a design without the actuator. Accordingly, the required driving force is also reduced by the same factor.
Durch die Reibungsreduzierung der Lagerstelle des Lagerelements ist daher zum Antrieb des Bauteils, beispielsweise eines Antriebsrohrs eines Parabolrinnenkollektors, eine verringerte Antriebskraft ausreichend. Der Antriebsmotor zum Antrieb des Parabolrinnenkollektors als auch ein mit dem Antriebsmotor verbundener Umrichter können so kleiner und damit kostengünstiger dimensioniert werden. Durch das kleiner Dimensionieren des Antriebs und der damit verbundenen Antriebselektronik ergibt sich in der Folge ebenfalls ein geringerer Stromverbrauch. By reducing the friction of the bearing of the bearing element is therefore sufficient to drive the component, such as a drive tube of a parabolic trough collector, a reduced driving force. The drive motor for driving the parabolic trough collector as well as a drive connected to the inverter can be dimensioned so smaller and therefore cheaper. Due to the smaller dimensions of the drive and the associated drive electronics also results in a lower power consumption.
Vorzugsweise wir dabei der Aktor nur während der Einlaufphase eingesetzt, bis also die niedrigeren Reibungswerte nach der Einlaufphase erreicht sind. Grundsätzlich kann der Aktor auch nach der Einlaufphase weiterhin eingesetzt werden.Preferably, the actuator is used only during the break-in phase until the lower friction values after the break-in phase have been reached. In principle, the actuator can continue to be used after the start-up phase.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gleitlageranordnung einen Bolzen zur axialen Lagerung des Lagerelements aufweist. Bevorzugt ist das Lagerelement entlang des Bolzens in Axialrichtung bewegbar. Während des Betriebs des Parabolrinnenkollektors können sich die Rohrsegmente des Antriebsrohrs, auf denen die jeweiligen Kollektorelemente angeordnet sind, durch thermische Einwirkung in Axialrichtung ausdehnen. Das Lagerelement ist daher zur Kompensation der Ausdehnung des Antriebsrohrs entlang des Bolzens bewegbar, so dass sich das Lagerelement bei der Ausdehnung des Antriebsrohrs in Axialrichtung bei gleichzeitiger Aufnahme der Drehbewegung des Antriebsrohres mit diesem mit bewegt. Aufgrund der großen Länge des Parabolrinnenkollektors ist eine Längenkompensation von bis zu einigen 10 cm erforderlich.According to an advantageous development of the invention it is provided that the sliding bearing arrangement has a bolt for the axial mounting of the bearing element. Preferably, the bearing element is movable along the bolt in the axial direction. During operation of the parabolic trough collector, the tube segments of the drive tube, on which the respective collector elements are arranged, can expand by thermal action in the axial direction. The bearing element is therefore movable to compensate for the expansion of the drive tube along the bolt, so that the bearing element moves in the expansion of the drive tube in the axial direction with simultaneous recording of the rotational movement of the drive tube with this. Due to the large length of the parabolic trough collector, a length compensation of up to several 10 cm is required.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ultraschall emittierende Aktor am Bolzen angebracht oder mittels einer in den Bolzen eingebrachten Bohrung in dem Bolzen angeordnet ist. Die Montage des Ultraschall emittierenden Aktors am Bolzen ist somit einfach und es ist kein bzw. ein nur geringer Umbau eines vorhandenen Solarkraftwerks erforderlich. Bestehende Anlagen lassen sich daher in einfacher Weise nachrüsten.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the ultrasound-emitting actuator is attached to the bolt or arranged in the bolt by means of a hole made in the bolt. The mounting of the ultrasonic emitting actuator on the bolt is thus simple and there is no or only a small conversion of an existing solar power plant required. Existing systems can therefore be retrofitted in a simple manner.
In vorteilhafter Weise ist daher vorgesehen, dass der Bolzen mittelbar mit der Gleitlagerfläche verbunden ist, so dass die vom Ultraschall emittierenden Aktor ausgehenden Schwingungen mittelbar über den Bolzen auf die Gleitlagerfläche übertragen werden. Diese Schwingungen reduzieren die Reibung an der Lagerstelle des Lagerelements, so dass eine Verdrillung des mit dem gelagerten Teil verbundenen Antriebsrohrs zum Tragen und zur Nachführung der Kollektorelemente nicht oder nur gering erfolgt.Advantageously, it is therefore provided that the bolt is indirectly connected to the sliding bearing surface, so that the vibrations emitted by the ultrasound emitting actuator are transmitted indirectly via the bolt on the sliding bearing surface. These vibrations reduce the friction at the bearing point of the bearing element, so that a twist of the drive tube connected to the mounted part for carrying and tracking of the collector elements is not or only slightly.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Lagerfläche Teil des Lagerelements und zur unmittelbaren Lagerung des drehbaren Bauteils ausgebildet. According to a further preferred embodiment, the bearing surface is part of the bearing element and designed for direct mounting of the rotatable component.
In einer alternativen bevorzugten Ausbildung ist das Lagerelement durch eine Stützrolle gebildet, an der sich das drehbare Bauteil abrollt. Durch die Getriebestufe des Innendurchmessers der Stützrolle zum Außendurchmesser der Stützwelle kann das notwendige Antriebsmoment für die Stützrolle im Vergleich zur Verwendung der Gleitsegmente reduziert werden.In an alternative preferred embodiment, the bearing element is formed by a support roller on which the rotatable component unrolls. By the gear stage of the inner diameter of the support roller to the outer diameter of the support shaft, the necessary drive torque for the support roller compared to the use of the sliding segments can be reduced.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stützrolle auf einer Gleitlagerhülse gelagert ist, die die Gleitlagerfläche aufweist und gleichzeitig sowohl die axiale als auch die Drehbewegung des Antriebsrohres aufnehmen kann.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the support roller is mounted on a plain bearing sleeve which has the sliding bearing surface and can accommodate both the axial and the rotational movement of the drive tube at the same time.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischen, teilweise stark vereinfachten Darstellungen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In it show in schematic, sometimes greatly simplified representations:
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Detailed description of the drawing
Eine Parabolrinnenkollektoranordnung
Zwischen den Flanschen ist ein Lagerring
Der Lagerring
Die Gleitlageranordnung
Des Weiteren weist die Gleitlageranordnung
Im Gegensatz zu dem in
Der Lagerring
Wie mit Bezug auf
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Stützrolle
Gemäß einer bevorzugten, nicht näher dargestellten Ausführungsvariante ist die Stützrolle
Der Ultraschall emittierende Aktor
Der Ultraschall emittierende Aktor
Die hier beschriebene Gleitlageranordnung
Insbesondere wird die Gleitlageranordnung
Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Parabolrinnenkollektoranordnung Parabolic trough collector assembly
- 1111
- Antriebs-Pylon Drive Pylon
- 1212
- Mittel-Pylon Central Pylon
- 1313
- Kollektorelement collector element
- 1414
- Absorberrohr absorber tube
- 100, 200100, 200
- Gleitlageranordnung plain bearing arrangement
- 101, 201101, 201
- Bauteil component
- 102102
- Flansch flange
- 103103
- Befestigungsmittel fastener
- 104, 204104, 204
- Träger carrier
- 108, 202108, 202
- Vorrichtung zum Lagern eines Bauteils Device for storing a component
- 110, 210110, 210
- Lagerelement bearing element
- 112, 212112, 212
- Gleitlagerfläche friction bearing surface
- 113, 213113, 213
- Axialführung axial guidance
- 114114
- innere Gleitlagerfläche inner plain bearing surface
- 120, 220120, 220
- Bolzen bolt
- 130, 230130, 230
- Ultraschall emittierender Aktor Ultrasonic emitting actuator
- 131, 231131, 231
- Leistungsversorgung power supply
- 215215
- Mantelfläche lateral surface
Claims (10)
Priority Applications (1)
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ID=47740004
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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