DE202007012317U1 - Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Heliostaten - Google Patents

Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Heliostaten Download PDF

Info

Publication number
DE202007012317U1
DE202007012317U1 DE202007012317U DE202007012317U DE202007012317U1 DE 202007012317 U1 DE202007012317 U1 DE 202007012317U1 DE 202007012317 U DE202007012317 U DE 202007012317U DE 202007012317 U DE202007012317 U DE 202007012317U DE 202007012317 U1 DE202007012317 U1 DE 202007012317U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston rod
pressure
drive device
pressure chamber
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202007012317U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lehle GmbH
Original Assignee
Lehle GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lehle GmbH filed Critical Lehle GmbH
Priority to DE202007012317U priority Critical patent/DE202007012317U1/de
Publication of DE202007012317U1 publication Critical patent/DE202007012317U1/de
Priority to DE102008044873A priority patent/DE102008044873B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/17Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors using two or more pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/452Vertical primary axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10Special components
    • F24S2030/11Driving means
    • F24S2030/115Linear actuators, e.g. pneumatic cylinders
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Antriebsvorrichtung mit zumindest einem hydraulischen Zylinder (26, 27) und einer Antriebseinheit (21) zur Ansteuerung des zumindest einen hydraulischen Zylinders (26, 27), insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Heliostaten, wobei der zumindest eine hydraulische Zylinder (26, 27) eine beidseitig mit Druck beaufschlagbare Kammer (43) mit einem ersten und zweiten Druckraum (45, 46) aufweist, in der ein Kolben (42) mit einer daran angeordneten Kolbenstange (29, 32) geführt ist, dadurch gekennzeichnet,
– dass eine kolbenstangenseitige Ringfläche (56) des Kolbens (42) im Wesentlichen der Querschnittsfläche der Kolbenstange (29, 32) entspricht und
– dass eine Stellbewegung zum Ein- und Ausfahren der Kolbenstange (29, 32) des hydraulischen Hubzylinders (26, 27) durch zwei Steuerventile (65, 67) ansteuerbar ist und die Steuerventile (65, 67) sehr kurze Schaltzyklen aufweisen, so dass eine Hubbewegung der Kolbenstange (29, 32) durch eine schrittweise Stellbewegung der Kolbenstange (29, 32) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit zumindest einem hydraulischen Zylinder und eine Antriebseinheit zur hydraulischen Ansteuerung des zumindest einen hydraulischen Zylinders, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Heliostaten.
  • Die Heliostaten für Solar-Turmkraftwerke umfassen einen Ständer und eine daran angeordnete Trägervorrichtung, die zumindest einen Reflektor aufnimmt, so dass der Reflektor um eine Drehachse und um eine Schwenkachse in seiner Lage zum Sonnenstand veränderbar ist. Dadurch kann der zumindest eine Reflektor der Lage der Sonnenstandes nachgefahren werden, um eine Reflektion der Sonnenstrahlung auf einen Absorber im Solar-Turmkraftwerk zu bewirken, damit die Lichtenergie einem Wärmeträgermedium, wie beispielsweise Öl, Luft oder Wasser, zugeführt wird. Dieses Wärmeträgermedium kann gespeichert und/oder in Strom umgewandelt werden.
  • Der Wirkungsgrad eines solchen Solar-Turmkraftwerkes wird durch die Genauigkeit der Strahlführung der einzelnen Heliostaten bestimmt. Bislang wurde die Einstellung der Lage der Heliostaten über elektrische Antriebe mit einem Getriebe durchgeführt. Damit eine sehr langsame Bewegung der Reflektoren sowie eine exakte Bewegung der Reflektoren ermöglicht ist, wurden Getriebe mit Übersetzungen von 17.000 : 1 eingesetzt, die sehr teuer sind. Solche Übersetzungen können darüber hinaus auch nicht spielfrei eingestellt werden, so dass bei wechselnden Lasten Abweichungen in der geforderten Genauigkeit gegeben sind. Die geforderten Genauigkeiten bei einem Solar-Turmkraftwerk zur Positionierung der Reflektoren erlauben eine Fokusabweichung von 0,5 mrad als 1/36°. Diese zulässige Abweichung muss im Normalbetrieb in einem Schwenkbereich von circa 70° und einem Drehbereich von circa +/- 50° in beispielsweise 480 min/Tag eingehalten werden. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurde bereits vorgeschlagen, eine hydraulische Antriebseinheit mit wenigstens einem hydraulischen Hubzylinder zur Einleitung einer Drehbewegung und zumindest einen weiteren hydraulischen Hubzylinder zur Einleitung einer Schwenkbewegung einzusetzen. Dadurch kann eine kostengünstige Anordnung geschaffen werden.
  • Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung mit zumindest einem hydraulischen Zylinder und eine Antriebseinheit zur Ansteuerung des zumindest einen hydraulischen Zylinders vorzuschlagen, welche eine exakte Ansteuerung der Reflektoren innerhalb der zulässigen Toleranzen sowie die Ansteuerung von weiteren typischen Betriebszuständen ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Der zumindest eine hydraulische Zylinder mit einer beidseitig mit Druck beaufschlagbaren Kammer, die einen ersten und zweiten Druckraum umfasst, in der der Kolben mit einem hydraulischen Druck zum Aus- und Einfahren an einer an dem Kolben angeordneten Kolbenstange vorgesehen ist, weist erfindungsgemäß eine kolbenstangenseitige Ringfläche des Kolbens auf, die im Wesentlichen der Querschnittsfläche der Kolbenstange entspricht. Darüber hinaus weist die Antriebsvorrichtung eine Antriebseinheit zur Ansteuerung der Stellbewegung der Kolbenstange auf, bei der einem hydraulischen Zylinders zwei Steuerventile zugeordnet sind, die mit sehr kurzen Schaltzeiten ansteuerbar sind beziehungsweise sehr kurze Schaltzyklen aufweisen, so dass eine Hubbewegung der Kolbenstange durch eine schrittweise Stellbewegung der Kolbenstange gegeben ist. Durch diese Kombination der Merkmale wird ermöglicht, dass die Stellbewegung der Kolbenstange sowohl beim Einfahren als auch Ausfahren mit einem gleichen Volumen des Mediums ansteuerbar ist. Darüber hinaus wird durch die Ausgestaltung der Steuerventile mit sehr kurzen Schaltzyklen eine schrittweise oder taktweise Stellbewegung ermöglicht, wobei ein Schritt oder eine Taktung für die Stellbewegung kleiner als eine zulässige Abweichung oder Toleranz in der Einstellung der Winkellage ist. Durch die schritt- oder taktweise Stellbewegung kann eine digitale Ansteuerung des zumindest einen hydraulischen Hubzylinders erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass nach jedem Schaltzyklus des Steuerventils die Druckräume des Zylinders vollständig geschlossen werden, so dass kein Überschwingen oder Nachlauf der Kolbenstange gegeben ist. Dadurch kann die Genauigkeit für die Stellbewegung der Kolbenstange, welche eine Dreh- oder Schwenkbewegung des zumindest einen Reflektors bewirkt, erzielt werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerventile als Zwei-Wege-Sitzventile ausgebildet sind, die vorzugsweise magnetisch ansteuerbar sind. Dadurch können einfache und kostengünstige Steuerventile eingesetzt werden, um eine hydraulische Steuerung des zumindest einen Hubzylinders zu ermöglichen. Die vorzugsweise magnetisch angesteuerten Steuerventile haben eine geringe Leistungsaufnahme, so dass beispielsweise bei einem Heliostaten mit einer Reflektorfläche von circa 30 m2 der Energieverbrauch eines Tages für die Einstellung des Reflektors lediglich circa 75 Wh benötigt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerventile einen Schaltzyklus von weniger als 100 ms, vorzugsweise zwischen 30 und 70 ms, umfassen. Dadurch wird ermöglicht, dass eine nur sehr geringe Menge an Steuermedium, vorzugsweise Öl, während eines Schaltzyklus durch das Steuerventil hindurchgeführt und in den Druckraum eingespeist oder aus dem Druckraum entfernt wird, so dass über die sehr kurze Schaltzeit auch die Stellbewegung der Kolbenstange ansteuerbar ist.
  • Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerventile oder Druckleitungen, die zum ersten und zweiten Druckraum des zumindest einen hydraulischen Zylinders führen, eine Drosselblende aufweisen. Eine solche Drosselblende kann beispielsweise eine Durchmesseröffnung von beispielsweise weniger als 1 mm aufweisen. Dadurch kann des Weiteren das für die Ein- und Ausfahrbewegung der Kolbenstange zuzuführende oder abzuführende Volumen des Steuermediums bestimmt werden. Des Weiteren kann eine solche Drosselblende auch in Anschlüssen im Gehäuse des zumindest einen hydraulischen Hubzylinders vorgesehen sein, die mit dem ersten und zweiten Druckraum in Verbindung stehen.
  • Während eines Schaltzyklusses des Steuerventils ist bevorzugt vorgesehen, dass eine vordefinierte Menge an Steuermedium in die erste oder zweite Druckkammer zu- oder abgeführt wird. Beispielsweise kann ein Volumen des Steuermediums von vorzugsweise 20 mm3 bis 100 mm3, insbesondere von circa 50 mm3, während eines Schaltzyklusses gefördert und dem ersten und zweiten Druckraum zu- oder abgeführt werden. Dadurch lässt sich eine Hubbewegung realisieren, die geringer als ein Stellweg ist, der sich durch die zulässige Abweichung von 0,5 mrad in der Winkellage des zumindest einen Reflektors ergibt.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zur Ansteuerung der Hubbewegung eines Heliostaten wenigstens zwei Schaltzyklen vorgesehen, wobei die Stellbewegung resultierend aus diesen zumindest zwei Schaltzyklen gleich oder kleiner als der Stellweg ist, der sich aus einer zulässigen Winkelabweichung von weniger als 0,5 mrad ergibt. Dadurch kann eine sehr hohe Genauigkeit und digitale Ansteuerung der Hubbewegung der Kolbenstange erzielt werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass innerhalb dieser Toleranz von 0,5 mrad, welche einem Volumen von circa 250 mm3 oder einem Hubweg von 0,125 mm entspricht, fünf Schaltzyklen angesteuert werden können.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Druckraum, der die Kolbenstange durchquert, eine erste Druckleitung führt, welche unmittelbar mit einem Pumpendruck beaufschlagbar ist. Von dieser ersten Fluidleitung abzweigend ist eine zweite Druckleitung vorgesehen, die in den zweiten Druckraum führt, wobei in der zweiten Druckleitung ein Zwei-Wege-Sitzventil vorgesehen ist. Des Weiteren ist zwischen dem Zwei-Wege-Sitzventil und dem Anschluss in dem zweiten Druckraum ein weiteres Zwei-Wege-Sitzventil vorgesehen, welches einen Abzweig von der zweiten Druckleitung in einen Tank öffnet. Dadurch kann der Vorteil erzielt werden, dass zur Ansteuerung der Ein- und Ausfahrbewegung der Kolbenstange immer der gleiche Druck eingespeist werden kann und somit beim Vor- und Rücklauf gleichbleibende Verhältnisse, insbesondere bezüglich der Stellbewegung beziehungsweise der digitalen Ansteuerung der Hubbewegung, gegeben sind.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und zweite Druckkammer des hydraulischen Zylinders in einer Schließstellung der Zwei-Wege-Sitzventile jeweils mit einem Arbeitsdruck der hydraulischen Steuerung beaufschlagt sind. Dadurch ist der Kolben beidseitig mit Druck beaufschlagt und somit eingespannt. Dies ermöglicht, dass der Kolben beziehungsweise die Kolbenstange in einer vordefinierten Position sicher aufgenommen wird und ausgehend von dieser Position eine Aus- oder Einfahrbewegung exakt durchführt. Somit ist eine spielfreie Lagerung des Kolbens und somit des Reflektors für die Dreh- und Schwenkbewegung gegeben.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in jeder Druckkammer des zumindest einen hydraulischen Zylinders eine Entlüftungsöffnung vorgesehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in der jeweiligen Druckkammer kein kompressibles Medium sich befindet, welches aufgrund von auftretenden Kräften, wie beispielsweise Windkräften, eine Veränderung der eingestellten Lage des zumindest einen Reflektors bewirken könnte. Vielmehr wird dadurch eine exakte Positionierung und ein exaktes Halten einer einmal eingestellten Position des zumindest einen Reflektors sichergestellt.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Heliostaten in einer Ruhelage,
  • 2 eine schematisch vergrößerte Ansicht einer am Ständer des Heliostaten angeordneten Trägerkonstruktion,
  • 3 eine schematische Seitenansicht eines Hubzylinders im Teilschnitt,
  • 4 eine schematische Vorderansicht des Hubzylinders gemäß 3 und
  • 5 einen Schaltplan einer Antriebseinheit zur Steuerung des zumindest einen hydraulischen Hubzylinders.
  • In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 11 als Heliostat dargestellt. Diese Vorrichtung 11 umfasst einen Ständer 12, an welchem eine Trägervorrichtung 14 zur Aufnahme eines Reflektors 16 vorgesehen ist. Der Ständer 12 kann durch Streben 13 verstärkt sein. Die Trägervorrichtung 14 weist einen Tragrahmen 17 auf, der den Reflektor 16 aufnimmt. Dieser Tragrahmen 17 ist schwenkbar an einem Drehbalken 18 vorgesehen, der fest mit einem Drehlager 19 in Verbin dung steht. Der Tragrahmen 17 ist über das Drehlager 19 drehbar zum Ständer 12 aufgenommen. Durch diese Anordnung ist der Reflektor 16 zweiachsig gelagert, um eine Reflektionslage des einfallenden Lichtes zur Fokussierung auf einen nicht näher dargestellten Absorber im Solar-Turmkraftwerk zu ermöglichen.
  • Zur Ansteuerung der Lage des Reflektors 16 ist eine Antriebsvorrichtung 20 vorgesehen. Diese umfasst eine elektrisch betriebene hydraulische Antriebseinheit 21 mit einem Pumpenaggregat 22 und einem hydraulischen Speicher 23. Von diesem hydraulischen Speicher 23 aus gelangen Druckleitungen 24 zu einem ersten hydraulischen Zylinder 26 und zumindest einem weiteren hydraulischen Hubzylinder 27. Der hydraulische Speicher 23 kann einen oder mehrere Heliostaten 11 eines Heliostatenfeldes mit einem Steuermedium, insbesondere Hydraulikfluid, versorgen.
  • Am Ständer 12 ist eine Steuereinheit 28 vorgesehen, welche nachfolgend noch näher beschriebene Steuerventile zur Ansteuerung der Hydraulikzylinder 26 und 27 umfasst. Diese Steuerventile sind elektrisch ansteuerbar und bevorzugt mit Akkumulatoren verbunden, welche bei einem Stromausfall die vorzugsweise magnetischen Steuerventile ansteuern können.
  • Die Anordnung der Hubzylinder 26, 27 zur Einleitung einer Drehbewegung und Schwenkbewegung des Reflektors 16 ist in 2 näher dargestellt. Ein erster Hubzylinder 26 ist mit seinem Gehäuse an dem Ständer 12 befestigt. Eine Hubstange 29 des Hubzylinders 26 greift an einem Mitnehmer 31 an, der beispielsweise starr an dem Drehbalken 18 befestigt ist. Dadurch wird eine Drehbewegung des Drehbalkens 18 um eine vertikale Achse, also Drehachse 36 des Ständers 12 über das Drehlager 19, eingeleitet. An dem Drehbalken 18 ist ein Gehäuse des weiteren Hubzylinders 27 befestigt. Dessen Kolbenstange 32 greift an einem Tragrahmen 17 des Reflektors 16 an, wodurch eine Schwenkbewegung des Reflektors 16 um eine horizontale Achse, also eine Schwenkachse 37, erzielt wird.
  • Die für die Dreh- und Schwenkbewegung eingesetzten Hubzylinder 26, 27 sind beispielsweise in 3 näher dargestellt. Der Hubzylinder 26 weist ein Gehäuse 41 auf, in dem ein Kolben 42 in einer beidseitig mit Druck beaufschlagbaren Kammer 43 hin und her bewegbar ist. Die Kammer 43 ist durch den Kolben 42 in einen ersten und zweiten Druckraum 45 und 46 aufgeteilt. Am Kolben 42 greift die Hubstange 29 an, welche aus dem Gehäuse 41 herausragt und ein Befestigungsauge 47 umfasst. Die Kolbenstange 29 ist durch eine Führungsbuchse 48 geführt.
  • Zum Zu- und Abführen eines Steuermediums ist jeweils ein Anschluss 51, 52 vorgesehen, der eine erste und zweite Druckleitung 24, 64 aufnimmt, um das Steuerungsmedium der ersten oder zweiten Druckkammer 45, 46 zuzuführen oder abzuführen und somit eine Stellbewegung des Kolbens 42 zu erzielen. Der Hubzylinder 26 weist an jeder Druckkammer 45, 46 zugeordnet jeweils eine Entlüftungsöffnung 53 auf, welche durch eine Entlüftungsverschraubung geschlossen ist, so dass der erste und zweite Druckraum 45, 46 separat entlüftet werden können.
  • Der Kolben 42 weist eine kolbenstangenseitige Ringfläche 56 auf, die im Wesentlichen einer Querschnittsfläche der Kolbenstange 29 entspricht. Bevorzugt sind die Querschnittsflächen gleich groß ausgebildet. Diese vorteilhafte geometrische Ausgestaltung wird nachfolgend bei der Funktion der Steuerung näher beschrieben.
  • In 4 ist eine schematische Stirnansicht des Hubzylinders 26 dargestellt. An dem Gehäuse 41 sind jeweils radial nach außen weisend und einer Achse gegenüberliegend Lagerelemente 58 vorgesehen, welche beispielsweise als Lagerzapfen ausgebildet sind. Dadurch kann der Hubzylinder 26 an dem Ständer 12 beziehungsweise an dem Drehbalken 18 exakt geführt und drehbar aufgenommen werden, um die Einstellung der Winkellage des Reflektors 16 vorzunehmen.
  • Die vorstehenden Ausführungen in den 3 und 4 gelten in Analogie für den Hubzylinder 27.
  • In 5 ist ein Schaltplan der hydraulischen Antriebseinheit 21 vorgesehen, um eine Ein- und Ausfahrbewegung der Kolbenstange 26, 32 der Hubzylinder 26, 27 anzusteuern. Die Antriebseinheit 21 umfasst ein Pumpenaggregat 22, welches von einem Motor betrieben wird. Durch dieses Pumpenaggregat 22 wird aus einem Speicher 23 Steuermedium über Druckleitungen 24 zu den Hubzylindern 26, 27 gefördert. Nachfolgend wird beispielhaft die Ein- und Ausfahrbewegung des Hubzylinders 26 erörtert, wobei die Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des Hubzylinders 26 und 27 gleich ausgebildet ist.
  • Von dem Pumpenaggregat 22 führt eine Druckleitung 24 unmittelbar in einen ersten Druckraum 45 des Hubzylinders 26. Dieser erste Druckraum 45 wird durch die Kolbenstange 29 durchquert. In der Druckleitung 24 ist ein Rückschlagventil 61 vorgesehen, welches ein Rückströmen des Steuermediums zum Pumpenaggregat 22 verhindert. Dem Rückschlagventil 61 nachgeschalten in Strömungsrichtung gesehen zweigt eine Druckleitung 64 ab, welche ein als Zwei-Wege-Sitzventil ausgebildetes Steuerventil 65 aufnimmt. Diese Druckleitung 64 führt in den zweiten Druckraum 46. Von der zweiten Druckleitung 64 zweigt eine weitere Druckleitung 66 ab, welche ebenfalls ein als Zwei-Wege-Sitzventil ausgebildetes Steuerventil 67 aufnimmt, wobei die Druckleitung 66 in einen Tank 68 führt.
  • Die Steuerventile 65, 67 sind bevorzugt magnetisch angesteuert und weisen kleine Öffnungsquerschnitte auf. Beispielsweise sind Durchmesser von kleiner als 1 mm, insbesondere 0,7 mm, vorgesehen. Darüber hinaus weisen diese Steuerventile 65, 67 sehr kurze Schaltzeiten auf, so dass kurze Schaltzyklen ansteuerbar sind. Diese Schaltzyklen können vorzugsweise weniger als 100 ms, beispielsweise 50 ms, aufweisen. Der Schaltzyklus setzt sich beispielsweise aus Schaltzeiten der Steuerventile 65, 67 für die Auf- und Zubewegung von beispielsweise 20 ms und einer Reaktionszeit der Steuerelektronik von 10 ms zusammen. Darüber hinaus weisen die Magnete zur Ansteuerung der Steuerventile 65, 67 bei einer 12 Volt Spannungsversorgung nur eine sehr geringe Leistungsaufnahme von circa 8 Watt auf. Durch diese Ausgestaltung der Steuerventile 65, 67 ist eine digitale Arbeitsweise innerhalb eines Toleranzfeldes für die Stellbewegung der Reflektoren 16 ermöglicht. Das Toleranzfeld bestimmt sich aus der zulässigen Winkelabweichung von 0,5 mrad, was einem 1/36° entspricht. Wird diese zulässige Abweichung auf ein Volumen des Steuermediums übertragen, beträgt dieses beispielsweise 250 mm3 oder einen Hubweg von 0,125 mm. Durch die kurzen Schaltzyklen können zwei bis fünf Schaltzyklen innerhalb des Toleranzfeldes durchgeführt werden, wodurch eine gesamte Stellbewegung erzielt wird, die gleich oder kleiner der zulässigen Hubbewegung von 0,125 mm ist. Durch diese digitale Ansteuerung lässt sich eine exakte Ansteuerung und die geforderte Genauigkeit erzielen. Nach jedem Schaltzyklus wird das Steuerventil 65, 67 geschlossen, so dass ein Nachlaufen oder ein Überschwingen verhindert ist.
  • Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 29 wird über das Pumpenaggregat 22 Steuermedium unmittelbar dem ersten Druckraum 45 zugeführt. Dieser Druck liegt im ersten Druckraum 45 ständig an. Damit eine Hubbewegung erfolgt, wird das Steuerventil 67 gemäß den Schaltzyklen angesteuert, wodurch im zweiten Druckraum 46 jeweils ein vorbestimmtes Volumen an Steuermedium entweichen kann. Durch die Anzahl der angesteuerten Schaltzyklen wird der Hubweg bestimmt und die Dreh- oder Schwenkbewegung eingeleitet. Bei dieser Einfahrbewegung wirkt der Druck in der Druckleitung 24 auf die Ringfläche 56, wodurch die Kraft der Hubbewegung bestimmt ist. Da nach jedem angesteuerten Schaltzyklus das Steuerventil 67 schließt, bleibt der Kolben in einer eingespannten Position 42 gehalten, so dass eine exakte Positionierung ermöglicht ist.
  • Beim Ansteuern einer Ausfahrbewegung bleibt das Zwei-Wege-Sitzventil 67 geschlossen, und das Steuerventil 65 wird mit Schaltzyklen beaufschlagt. Dadurch wird ein Durchgang in der Druckleitung 64 freigegeben. Über die Druckleitung 24 gelangt der Druck des Steuermediums über die Druckleitung 64 in die zweite Druckkammer 46. Da die Kolbenfläche im zweiten Druckraum 46 doppelt so groß ist wie die Ringfläche 56 des Kolbens 42 des ersten Druckraumes 45, wirkt eine doppelt so große Kraft in der zweiten Druckkammer, das heißt, der Kolben wird ausgefahren, wobei die Ausfahrbewegung durch die Menge an Steuermedium bewirkt wird, welche durch den Schaltzyklus des Steuerventils 65 aus dem ersten Druckraum 45 entweichen und aufgrund des Rückschlagventils 61 das Steuerelement 65 passiert und in den zweiten Druckraum 46 gelangt. Dadurch verdrängt der Kolben 42 nur so viel Steuermedium wie durch das Steuerventil 65 zugelassen wird. Dies bewirkt, dass sowohl beim Einfahren als auch beim Ausfahren die Ringfläche 56 die wirksame Stellgröße für die Ein- und Ausfahrbewegung der Kolbenstange 29 ist. Dadurch wird zusätzlich der Vorteil erzielt, dass die Möglichkeit des Reversierens besteht. Sollte ein Hubzylinder 26 aus irgendwelchen Gründen die Toleranz wieder verlassen, wird er umgehend in die Gegenrichtung bewegt und liegt somit innerhalb der Toleranz.
  • Durch diese hydraulische Antriebseinheit 21 können auch alle weiteren erforderlichen Betriebszustände eines Heliostaten angesteuert werden. Neben dem bereits beschriebenen Normalbetrieb ist auch eine Ansteuerung der Heliostaten im Stromausfalls bei der Ansteuerung des zu erwärmenden Mediums zur Vermeidung von Beschädigungen erforderlich. Hierbei genügt ein Schwenken des Heliostaten um beispielsweise 5° in weniger als einer Minute, um die Strahlung aus dem Fokus zu lenken. Durch die vorliegende Anordnung werden beispielsweise nur 25 s benötigt. Wegen der geringen Energieaufnahme der magnetischen Steuerventile 64, 65 kann in diesem Fall die Versorgung über die eingebauten Akkumulatoren erfolgen.
  • Des Weiteren können die erforderlichen Betriebszustände bei Sturmwarnung, Schneesturm und Hagel angesteuert werden. Bei Sturmwarnung beziehungsweise bei Sturm und Stromausfall ist ein Schwenken um 90° in weniger als 15 min erforderlich. Bei Schneesturm wird ein Schwenken um circa 70° erforderlich, um den Schnee abgleiten zu lassen und die Angriffsfläche zu verringern. Bei eintretendem Hagel erfolgt Analoges wie bei dem Betriebszustand Schneesturm. Um diese Betriebszustände ansteuern zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Speicher 23 in seiner Größe so dimensioniert ist, dass er auch bei einer Inanspruchnahme des größten Volumens noch so viel Druck besitzt, damit die Hubzylinder 26, 27 für die Schwenk- und/oder Drehbewegung angesteuert werden können. Darüber hinaus ist durch die Auswahl der Größe des Speichers 23 ermöglicht, dass sich eine Hydraulikpumpe im Verlauf eines Tages nur für wenige Minuten zuschalten muss, um den durch den Betrieb sich einstellenden Druckabfall wieder auszugleichen.
  • Die hydraulische Antriebseinheit 21, welche das Pumpenaggregat 22 und den Speicher 23 zusammen mit der elektrischen Steuerung umfasst, kann zusammen in der Steuereinheit 28 untergebracht werden, die direkt an dem Ständer 12 des Heliostaten 11 befestigt ist. Darüber hinaus kann das komplette System, Steuereinheit 28 mit hydraulischer Antriebseinheit 21, die Druckleitungen und hydraulischen Zylinder 26, 27 vollständig montiert, befüllt, entlüftet und als Einheit angeliefert werden, womit die Gefahr der Verschmutzung und der Lufteinschlüsse unterbunden wird.

Claims (9)

  1. Antriebsvorrichtung mit zumindest einem hydraulischen Zylinder (26, 27) und einer Antriebseinheit (21) zur Ansteuerung des zumindest einen hydraulischen Zylinders (26, 27), insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Heliostaten, wobei der zumindest eine hydraulische Zylinder (26, 27) eine beidseitig mit Druck beaufschlagbare Kammer (43) mit einem ersten und zweiten Druckraum (45, 46) aufweist, in der ein Kolben (42) mit einer daran angeordneten Kolbenstange (29, 32) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, – dass eine kolbenstangenseitige Ringfläche (56) des Kolbens (42) im Wesentlichen der Querschnittsfläche der Kolbenstange (29, 32) entspricht und – dass eine Stellbewegung zum Ein- und Ausfahren der Kolbenstange (29, 32) des hydraulischen Hubzylinders (26, 27) durch zwei Steuerventile (65, 67) ansteuerbar ist und die Steuerventile (65, 67) sehr kurze Schaltzyklen aufweisen, so dass eine Hubbewegung der Kolbenstange (29, 32) durch eine schrittweise Stellbewegung der Kolbenstange (29, 32) vorgesehen ist.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventile (65, 67) als Zwei-Wege-Sitzventile ausgebildet sind, die vorzugsweise magnetisch ansteuerbar sind.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventile (65, 67) eine Schaltzeit von weniger als 100 ms, vorzugsweise 30 bis 70 ms, aufweisen.
  4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventile (65, 67) oder Druckleitungen (24, 64), die mit dem ersten und zweiten Druckraum (45, 46) in Verbindung stehen, oder Anschlüsse (51, 52) am hydraulischen Hubzylinder (26, 27) für den ersten und zweiten Druckraum (45, 46) eine Drosselblende aufweisen.
  5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Schaltzyklusses des Steuerventils (65, 67) eine vordefinierte Menge an Steuermedium, vorzugsweise 20 mm3 bis 100 mm3, insbesondere 50 mm3 des Steuermediums, in die erste oder zweite Druckkammer (45, 46) zu- oder abführbar ist.
  6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellbewegung der Kolbenstange (29, 32) des zumindest einen Hubzylinders (26, 27) innerhalb dieser Toleranz vorgesehen ist, die zur Ansteuerung einer Hubbewegung eines Heliostatens eine Winkelabweichung von weniger als 0,5 mrad umfasst, und vorzugsweise wenigstens zwei Schaltzyklen für die Stellbewegung der Kolbenstangen (29, 32) innerhalb der Toleranz vorgesehen sind.
  7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Druckraum (45), der die Kolbenstange (29, 32) durchquert, eine erste Druckleitung (24) führt, welche mit einem Pumpendruck beaufschlagbar ist und von dieser ersten Druckleitung (24) abzweigend eine zweite Druckleitung (64) in den zweiten Druckraum (46) führt, wobei in der zweiten Druckleitung (64) ein Steuerventil (65) vorgesehen ist, und dass zwischen dem Steuerventil (65) und dem Anschluss (52) des zweiten Druckraumes (46) des Hubzylinders (26, 27) ein weiteres Steuerventil (67) vorgesehen ist, welches eine Druckleitung (66) zum Speicher (23) öffnet.
  8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Druckraum (45, 46) im hydraulischen Zylinder (26, 27) in einer Schließstellung der Steuerventile (65, 67) jeweils mit einem Arbeitsdruck der hydraulischen Antriebseinheit (21) beaufschlagt ist.
  9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten und zweiten Druckraum (45, 46) des Hubzylinders (26, 27) jeweils eine Entlüftungsöffnung (53) vorgesehen ist.
DE202007012317U 2007-09-03 2007-09-03 Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Heliostaten Expired - Lifetime DE202007012317U1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202007012317U DE202007012317U1 (de) 2007-09-03 2007-09-03 Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Heliostaten
DE102008044873A DE102008044873B4 (de) 2007-09-03 2008-08-29 Heliostat mit einer Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Reflektors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202007012317U DE202007012317U1 (de) 2007-09-03 2007-09-03 Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Heliostaten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202007012317U1 true DE202007012317U1 (de) 2007-11-22

Family

ID=38721645

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202007012317U Expired - Lifetime DE202007012317U1 (de) 2007-09-03 2007-09-03 Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Heliostaten
DE102008044873A Expired - Fee Related DE102008044873B4 (de) 2007-09-03 2008-08-29 Heliostat mit einer Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Reflektors

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008044873A Expired - Fee Related DE102008044873B4 (de) 2007-09-03 2008-08-29 Heliostat mit einer Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Reflektors

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE202007012317U1 (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011161280A1 (es) * 2010-06-22 2011-12-29 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Seguidor solar con cilindros oleohidraúlicos y método de funcionamiento
DE102010052967A1 (de) 2010-11-30 2012-05-31 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bewegen eines beweglichen Teils einer Solaranlage
EP2461453A1 (de) * 2010-12-06 2012-06-06 HAWE Hydraulik SE Blindleistungskompensation für Stellmotoren in einem Solar- oder Windkraftwerk
WO2011080270A3 (de) * 2009-12-28 2012-06-28 Lehle Gmbh Vorrichtung, insbesondere heliostat oder photovoltaikeinrichtung
FR2986308A1 (fr) * 2012-01-30 2013-08-02 Christian Chenier Support suiveur solaire rotatif individuel fixe sur le sol, sur un pied central vertical equipe pour fournir automatiquement le mouvement de suivi solaire sur deux axes independants
CN104454718A (zh) * 2014-11-07 2015-03-25 秦皇岛瑞晶太阳能科技有限公司 Bipv太阳能组件正压封装设备的液压系统
CN105928228A (zh) * 2016-05-06 2016-09-07 浙江中控太阳能技术有限公司 一种双推杆结构的定日镜
CN108733086A (zh) * 2018-07-26 2018-11-02 洛阳斯特林智能传动科技有限公司 一种定日镜及使用该定日镜的塔式光热发电系统
CN108731276A (zh) * 2018-07-26 2018-11-02 洛阳斯特林智能传动科技有限公司 塔式光热发电系统及其定日镜、跟踪驱动装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013008955A1 (de) * 2013-05-27 2014-11-27 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Stelleinrichtung für bewegungsbetätigte Vorrichtungen in Kraftfahrzeugen mit nur einem einzigen Schaltventil

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2011713A1 (de) * 1970-03-12 1971-09-30 Bosch Gmbh Robert Verstelleinrichtung fuer einen hydraulikkolben mit pulslaengenmodulierten steuersignalen
DE19803567A1 (de) * 1998-01-30 1999-08-05 Mannesmann Rexroth Ag Hydraulisches Ventil, insbesondere hydraulisches Wege-Sitzventil
JP4178736B2 (ja) * 2000-08-30 2008-11-12 株式会社デンソー テーブル送りシステム
US6662801B2 (en) * 2001-10-02 2003-12-16 Pinnacle West Capital Corporation Celestial tracking apparatus and method of controlling wind stow therefor

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8763602B2 (en) 2009-12-28 2014-07-01 Lehle Gmbh Device, in particular a heliostat or photovoltaic device
WO2011080270A3 (de) * 2009-12-28 2012-06-28 Lehle Gmbh Vorrichtung, insbesondere heliostat oder photovoltaikeinrichtung
ES2375876A1 (es) * 2010-06-22 2012-03-07 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Seguidor solar con cilindros oleohidraulicos y metodo de funcionamiento.
WO2011161280A1 (es) * 2010-06-22 2011-12-29 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Seguidor solar con cilindros oleohidraúlicos y método de funcionamiento
DE102010052967A1 (de) 2010-11-30 2012-05-31 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bewegen eines beweglichen Teils einer Solaranlage
WO2012072204A1 (de) 2010-11-30 2012-06-07 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und verfahren zum bewegen eines beweglichen teils einer solaranlage
EP2461453A1 (de) * 2010-12-06 2012-06-06 HAWE Hydraulik SE Blindleistungskompensation für Stellmotoren in einem Solar- oder Windkraftwerk
FR2986308A1 (fr) * 2012-01-30 2013-08-02 Christian Chenier Support suiveur solaire rotatif individuel fixe sur le sol, sur un pied central vertical equipe pour fournir automatiquement le mouvement de suivi solaire sur deux axes independants
CN104454718A (zh) * 2014-11-07 2015-03-25 秦皇岛瑞晶太阳能科技有限公司 Bipv太阳能组件正压封装设备的液压系统
CN105928228A (zh) * 2016-05-06 2016-09-07 浙江中控太阳能技术有限公司 一种双推杆结构的定日镜
CN105928228B (zh) * 2016-05-06 2018-01-16 浙江中控太阳能技术有限公司 一种双推杆结构的定日镜
CN108733086A (zh) * 2018-07-26 2018-11-02 洛阳斯特林智能传动科技有限公司 一种定日镜及使用该定日镜的塔式光热发电系统
CN108731276A (zh) * 2018-07-26 2018-11-02 洛阳斯特林智能传动科技有限公司 塔式光热发电系统及其定日镜、跟踪驱动装置
CN108731276B (zh) * 2018-07-26 2024-05-28 洛阳斯特林智能传动科技有限公司 塔式光热发电系统及其定日镜、跟踪驱动装置
CN108733086B (zh) * 2018-07-26 2024-05-28 洛阳斯特林智能传动科技有限公司 一种定日镜及使用该定日镜的塔式光热发电系统

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008044873A1 (de) 2009-03-05
DE102008044873B4 (de) 2011-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008044873B4 (de) Heliostat mit einer Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Einstellung einer Winkellage eines Reflektors
EP2519785A2 (de) Vorrichtung, insbesondere heliostat oder photovoltaikeinrichtung
DE19948997B4 (de) Einzelblattverstellung für Windenergieanlagen
EP1835174B1 (de) Steuervorrichtung zur Rotorblattverstellung
DE202007008593U1 (de) Vorrichtung, insbesondere Heliostat oder Photovoltaikeinrichtung
DE102014208468A1 (de) Azimutverstellung einer Windenergieanlage
EP2226592B1 (de) Elektrohydraulische Nachführvorrichtung für einen Solargenerator
DE10022236B4 (de) Mechanisch/hydraulisches Verstellsystem für zweiachsig dem Sonnenstand nachgeführte Solargeneratoren
EP2535662B1 (de) Solarreflektor mit hydraulischer Verstellvorrichtung
EP0952337B1 (de) Windenergieanlage mit Windnachführung
EP1106841A2 (de) Linearverstellantrieb
DE3008379A1 (de) Einrichtung zum positionieren des rotorkopfes einer windenergieanlage
DE10146968A1 (de) Windrad
EP2455685B1 (de) Elektrohydraulische Verstellvorrichtung eines Solartrogs
AT410361B (de) Motorischer stellantrieb
DE102012111704B4 (de) Stellvorrichtung und Solaranlage
EP2472196B1 (de) Solarrinne
EP2535663B1 (de) Solarreflektor mit hydraulischer Verstellvorrichtung
EP1467900B1 (de) Antriebsanordnung für einen schwenkbaren fahrzeugscheibenwischer
DE102008030747A1 (de) Nachführeinrichtung
WO2018178189A1 (de) Stellvorrichtung und solaranlage
DE2716262A1 (de) Drehvorrichtung fuer einen drehpflug
DE4325567A1 (de) Geräteanbauvorrichtung und Arbeitsfahrzeug mit Geräteanbauvorrichtung
DE1918728C3 (de) Drehvorrichtung fur einen Anbau drehpflug
DE749869C (de) UEberlastsicherung fuer gegen Luftkraefte motorisch verstellbare Flugzeugbauteile, insbesondere Landeklappen

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20071227

R150 Term of protection extended to 6 years

Effective date: 20101104

R157 Lapse of ip right after 6 years

Effective date: 20140401