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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere einen Heliostat
für Solar-Turmkraftwerke oder eine Photovoltaikeinrichtung,
welche einen Ständer und eine daran angeordnete Trägervorrichtung
umfasst, die zumindest einen Reflektor oder zumindest ein Photovoltaikmodul
aufnimmt, so dass der Reflektor oder das Photovoltaikmodul in seiner Lage
zum Sonnenstand veränderbar ist.
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Aus
der
DE 20 2007
008 539 U1 geht eine solche Vorrichtung hervor. An einem
Ständer ist eine Trägervorrichtung angeordnet,
welche drehbar um eine Azimuthachse an dem Ständer gelagert
ist und einen Drehbalken aufweist, an dem ein Tragrahmen zur Aufnahme
von Reflektoren oder Photovoltaikmodulen schwenkbar angeordnet ist,
so dass der Tragrahmen um eine Elevationsachse schwenkbar ist und
die Trägervorrich tung entsprechend der Lage des Sonnenstandes
veränderbar ist. Zur Ansteuerung der Trägervorrichtung
ist eine hydraulische Antriebseinheit vorgesehen, die wenigstens
einen hydraulischen Hubzylinder zur Einleitung der Drehbewegung
um eine Azimuthachse und wenigstens einen hydraulischen Hubzylinder
zur Einleitung einer Schwenkbewegung um eine Elevationsachse antreibt.
Diese hydraulischen Hubzylinder werden über einen Pumpenaggregat,
welches mit einem hydraulischen Speicher gekoppelt ist, mit Hydraulikflüssigkeit versorgt
und von einer hydraulischen Antriebssteuerung angesteuert. Der zur
Einleitung der Drehbewegung ausgebildete Hubzylinder ist am Ständer
befestigt. Über einer Hubstange greift dieser an einem Schwenkhebel
an, der am Drehbalken befestigt ist, um die Drehbewegung einzuleiten.
Ein solcher hydraulischer Hubzylinder für den direkten
Azimuthantrieb kann einen Drehwinkel von maximal 120° erreichen.
In Abhängigkeit des Aufstellungsortes, insbesondere im
Bereich des Äquatorgürtels, ist es erforderlich,
dass der Drehwinkel des Azimuthantriebes eine Drehbewegung bis 360° ermöglicht.
Darüber hinaus ist grundsätzlich bei solchen Vorrichtungen
das Problem gegeben, dass die Umwelteinflüsse, wie Sonne,
Regen, Staub und Sand, die einzelnen Antriebe belasten.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung,
insbesondere einen Heliostat oder eine Photovoltaikeinrichtung,
zu schaffen, bei welcher zumindest ein Antrieb gegenüber äußeren
Umwelteinflüssen geschützt ist und insbesondere
ein Drehwinkel der Trägervorrichtung größer
als 120° möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch
die Anordnung eines Azimuthantriebes, der wenigstens einen die Drehbewegung
des Drehbalkens ansteuernden hydraulischen Hubzylinders aufweist,
im Innenraum des Drehbalkens weist den Vorteil auf, dass der hydraulische
Hubzylinder gegen Einflüsse von Sonne, Regen und Staub,
insbesondere auch Wüstensand, keinen Einfluss auf den hydraulischen
Hubzylinder, insbesondere die aus- und einfahrbare Kolbenstange
und eine die Kolbenstange umgebende Dichtung, geschützt
wird. Durch die Anordnung des zumindest einen hydraulischen Hubzylinders
im Drehbalken wird eine gekapselte Anordnung geschaffen. In dem
Hohlraum beziehungsweise Innenraum des Drehbalkens kann ein solcher
hydraulischer Hubzylinder eingebaut werden, der durch eine Aus-
und Einfahrbewegung seiner Kolbenstange eine Drehbewegung ansteuert,
welche größer als 120° ausgebildet sein
kann. Die Beibehaltung der hydraulischen Ansteuerung der Drehbewegung
der Trägervorrichtung um die Azimuthachse weist des Weiteren
den Vorteil auf, dass eine exakte und kostengünstige Ansteuerung
gegenüber herkömmlichen Ansteuerungen über
Elektromotoren und Getriebe mit großen Übersetzungen,
die mechanisch anfällig und teuer sind, ermöglicht
wird.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass
der Azimuthantrieb ein Getriebe aufweist, welches im Drehbereich
des Drehbalkens zum Ständer vorgesehen ist und durch den
Drehbalken abgedeckt oder geschützt ist. Dadurch wird nicht
nur das Getriebe des Azimuthantriebes vor äußeren
Einflüssen geschützt, sondern auch die Drehachse
zwischen dem Drehbalken und dem Ständer, so dass für
die drehbare Lagerung des Drehbalkens am Ständeraufbau
einfachere Lagerelemente eingesetzt werden können. Beispielsweise kann
eine Gleitlagerung aufgrund der geschützten Anordnung zur
Aufnahme des Drehbalkens beziehungsweise der Trägervorrichtung
zum Ständer genügen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die
hydraulische Antriebssteuerung und/oder die elektrische Antriebssteuerung
oder ein Akkumulator und/oder eine Steuerung, die mit dem Akkumulator
für den Notstrom bereits gekoppelt ist und/oder ein Pumpenaggregat
und/oder ein Pumpenspeicher im Drehbalken angeordnet ist. Durch
die sehr langsamen Verstellbewegungen der Trägervorrichtungen
um die Azimuthachse, die beispielsweise in einem Bereich von weniger
als 1°/min, insbesondere weniger als 0,5°/min,
liegt, ist ein Leichtbau des Drehbalkens nicht erforderlich. Vielmehr
kann der im Drehbalken vorhandene Hohlraum oder Innenraum dafür
genutzt werden, um einzelne oder alle Komponenten zum Antrieb und
zur Steuerung der Vorrichtung darin zu integrieren. Dies weist des
Weiteren den Vorteil auf, dass Manipulationen erschwert werden.
Dies ermöglicht des Weiteren, dass beispielsweise Zuleitungen
zum Ständer im Boden verlegt werden können, so
dass diese innerhalb des Ständers zu den einzelnen Antriebs-
und Steuerkomponenten im Drehbalken geführt werden. Somit kann
eine außen am Ständer angeordnete Antriebssteuerung
oder gegebenenfalls auch separat zum Ständer positionierte
hydraulische Komponenten in den Drehbalken integriert werden.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Drehbalken U-förmig oder kastenförmig
ausgebildet ist und zumindest ein abnehmbares Wandelement aufweist. Dadurch
wird eine einfache Montage und Bestückung des Drehbalkens
mit den einzelnen Komponenten für den Antrieb und die Steuerung
der Trägervorrichtung ermöglicht. Zusätzlich
ist eine einfache Zugänglichkeit bei Wartungsarbeiten gegeben.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an
dem abnehmbaren Wandelement der zumindest eine die Elevationsbewegung
ansteuernde hydraulische Hubzylinder angeordnet ist. Somit kann
eine einfache Anbindung als auch Montage ermöglicht werden. Über
das abnehmbare Wandelement können gleichzeitig die hydraulischen
Anschlüsse ins Innere des Drehbalkens geführt
werden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der
Drehbalken mit einer Drehlagerung am Ständer drehbar angeordnet
ist und die Drehlagerung eine zentrale Durchführung für hydraulische
und/oder elektrische Anschlussleitungen aufweist. Dies ermöglicht,
dass ein Nachinnenlegen von elektrischen und/oder hydraulischen
Anschlussleitungen ermöglicht wird und die Drehbewegung
des Drehbalkens beziehungsweise der Trägervorrichtung zum
Nachfahren der Reflektoren oder Photovoltaikelemente zum Sonnenstand
ungehindert auch um 360° erfolgen kann. Insbesondere wird
dadurch ermöglicht, dass elektrische und/oder hydraulische
Anschlussleitungen im Erdreich verlegt werden können und
jeweils am Standort der Vorrichtung innerhalb des Ständers
zum Drehbalken geführt werden können. Dadurch
können erhöhte Sicherheitsanforderungen erfüllt
werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass
der Azimuthachse zwei im Drehbalken angeordnete Hubzylinder aufweist,
deren Ausfahrbewegung der Kolbenstange gleich ausgerichtet ist und
ein links der Drehachse angeordneter hydraulischer Hubzylinder einen
vorderen hydraulischen Hubzylinder und ein rechts der Drehachse
angeordneter hydraulischer Hubzylinder einen hinteren Hubzylinder
bildet und dass die Enden der Kolbenstange der hydraulischen Hubzylinder
jeweils mit eifern Ende eines Antriebselementes verbunden sind, welches
an einem am Drehbalken fest angeordneten Antriebsrad angreift. Diese
besondere Anordnung der Hubzylinder in Reihe hintereinander ermöglicht, dass
durch den Hubweg eine Drehung von mehr als 120°, insbesondere
bis 360°, ermöglicht wird. Bevorzugt ist vorgesehen,
dass das Antriebselement als Antriebskette ausgebildet ist, welche
an einem als Zahnrad ausgebildeten Antriebsrad angreift. Alternativ
kann ebenso eine Zahnstange oder ein Antriebsriemen beziehungsweise
ein gezahnter Antriebsriemen eingesetzt werden.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Azimuthantriebes im
Drehbalken ist vorgesehen, dass der vordere Hubzylinder während
der Ausfahrbewegung drückend arbeitet und eine Kolbenfläche
des vorderen Hubzylinders mit Druck beaufschlagt ist und der hintere
Hubzylinder ziehend arbeitet und eine Kolbenstangenfläche
des hinteren Hubzylinders mit Druck beaufschlagt wird. Diese Arbeitsweise,
bei der die Hubzylinder in gewissem Maße gegeneinander
arbeiten, ermöglicht, dass das insbesondere als Antriebskette
ausgebildete Antriebselement zwischen den beiden Hubzylindern immer auf
Zug gehalten wird. Dadurch resultiert eine spielfreie Antriebsbewegung
der Trägervorrichtung, so dass eine exakte Drehbewegung
um die Azimuthachse und exakte Positionierung der Trägervorrichtung
ermöglicht ist.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der
vordere und der hintere Hubzylinder identisch ausgebildet sind.
Durch die baugleiche Ausführungsform kann zum einen bei
der Herstellung von dieser Vorrichtung eine Kostenreduzierung erzielt
werden. Beispielsweise bei großen Heliostatfeldern werden
bis zu tausend Heliostate eingesetzt, so dass durch baugleiche Teile
eine Kostenreduzierung erzielt wird. Des Weiteren weist dies den
Vorteil auf, dass beispielsweise bei einer Antriebsbewegung der
Kolben des vorderen Hubzylinders mit dem Druck der Kolbenfläche
beaufschlagt wird und der Kolben des hinteren Hubzylinders nur mit über
die Kolbenstangenfläche, also der halben Kraft des vorderen
Hubzylinders beaufschlagt wird. Dadurch stellt sich automatisch
immer eine Spannung des Antriebselementes ein, wodurch die spielfreie
Antriebsbewegung erfolgt. Darüber hinaus wird dadurch auch
der Vorteil erzielt, dass bei einer eventuellen Dehnung des Antriebselementes
während der Lebensdauer ein Ausgleich erfolgt, ohne dass
diese Dehnung des Antriebselementes sich nachteilig auf die exakte
Ansteuerung der Drehbewegung auswirkt.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das
Antriebsrad eine hohle Drehachse aufweist. Dies ermöglicht,
dass in dem Ständer heraufgeführte elektrische
und/oder hydraulische Anschlussleitungen durch das fest am Drehbalken
angeordnete Antriebsrad hindurchgeführt werden können.
Dadurch kann eine vollständige und integrierte Versorgung
der hydraulischen elektrischen Antriebssteuerung geschaffen werden.
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Des
Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass benachbart zum Antriebsrad
Führungsrollen oder Umlenkrollen vorgesehen sind. Diese
dienen zur zumindest teilweisen Umschlingung der Antriebskette am
Antriebsrad und ermöglichen einen sicheren Antrieb.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der
am Drehbalken mit dem Azimuthantrieb bestehend aus zwei hydraulischen Hubzylindern,
einer hydraulischen Antriebssteuerung, einer elektrischen Antriebssteuerung,
einem Getriebe und vorzugsweise den hydraulischen Hubzylinder des
Elevationsantriebes als Funktionsmodul ausgebildet sind und steckbare
elektrische und hydraulische Anschlüsse der Anschlussleitungen
aufweisen. Diese Anordnung des Drehbalkens und der elektrischen
und hydraulischen Komponenten für den Antrieb und Steuerung
der Trägervorrichtung um die Azimuthachse und Elevationsachse
weist den Vorteil auf, dass im Herstellerwerk eine komplette Montage
und Funktionsprüfung erfolgen kann. Dieses Funktionsmodul
kann nach einer Funktionsprüfung als Einheit am Aufstellungsort
angeliefert und nach dem Positionieren des Ständers montiert
werden. Es ist lediglich noch das Verbinden der Steckanschlüsse
der elektrischen und hydraulischen Anschlussleitungen erforderlich.
Dies reduziert erheblich die Montagezeit und erhöht die
Sicherheit bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung.
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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:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Heliostaten in einer Ruhelage,
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2 eine
schematisch vergrößerte Ansicht einer am Heliostaten
angeordneten Trägervorrichtung in einer Arbeitsposition,
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3 eine
schematische Schnittansicht eines Drehbalkens der Trägervorrichtung,
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4 eine
schematische Schnittansicht eines Drehlagers und
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5 eine
schematische Darstellung einer alternativen Anordnung der Hubzylinder
im Drehbalken.
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In 1 und 2 ist
eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 11 als Heliostat dargestellt. Diese Vorrichtung 11 umfasst einen
Ständer 12, der durch Streben 13 verstärkt
sein kann. Am oberen Ende des Ständers 12 ist
eine Trägervorrichtung 14 angeordnet, welche zur
Aufnahme eines oder mehrerer Reflektoren 16 oder Photovoltaikmodulen
vorgesehen ist. Die Trägervorrichtung 14 weist
einen Trag rahmen 17 auf, an dem der Reflektor 16 befestigt
ist. Der Tragrahmen 17 ist schwenkbar um eine Schwenkachse
oder Elevationsachse 37 von einem Drehbalken 18 aufgenommen,
der wiederum mit einem Drehlager 19 um eine Drehachse oder Azimuthachse 36 vom
Ständer 12 drehbar aufgenommen ist. Durch diese
Anordnung ist der Reflektor 16 zweiachsig gelagert, um
eine Reflexionslage des einfallenden Lichtes zur Fokussierung auf
einen nicht näher dargestellten Absorber in einem Solar-Turmkraftwerk
zu ermöglichen. In 1 ist eine
Ruhelage der Trägervorrichtung 14 dargestellt.
Die 2 zeigt eine Arbeitsposition der Trägervorrichtung,
bei der ein reflektierter Sonnenstrahl auf den nicht näher
dargestellten Absorber umgelenkt wird. Sofern die Trägervorrichtung 14 anstelle
eines Reflektors ein oder mehrere Photovoltaikmodule aufnimmt, wird
anstelle einer Reflexionslage eine Einfallslage des einfallenden
Lichtes eingestellt, um eine optimale Ausbeute des einfallenden
Lichtes zur Erzeugung von Strom zu erzielen.
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Zur
Ansteuerung der Reflektoren 16 ist eine hydraulische Antriebseinheit 21 vorgesehen.
Diese elektrisch betriebene hydraulische Antriebseinheit 21 umfasst
ein Pumpenaggregat 22, welches mit einem hydraulischen
Speicher 23 in Verbindung steht. Von diesem hydraulischen
Speicher 23 aus gelangen Anschlussleitungen 24 zu
hydraulischen Hubzylindern 25, 26 eines Azimuthantriebes 34,
der in 3 näher dargestellt ist, und zu einem
hydraulischen Hubzylinder 27 eines Elevationsantriebes 35.
Der hydraulische Speicher 23 beziehungsweise das Pumpenaggregat 22 kann
alle Vorrichtungen 11 beziehungsweise Heliostaten oder
Photovoltaikeinrichtungen eines solchen Feldes mit Hydraulikfluid
versorgen. Alternativ können auch einzelne Gruppen von
Vorrichtungen 11 mit hydraulischem Speicher versorgt werden.
Bevorzugt werden bei der Versorgung von einzelnen Gruppen von Vorrichtungen 11 die
hydraulischen Anschlussleitungen 24 unterirdisch verlegt
und im Inneren des Ständers 12 der Vorrichtung 11 geführt.
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In 3 ist
eine schematische Schnittdarstellung des Drehbalkens 18 gemäß 2 in
einer Draufsicht dargestellt.
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Der
Drehbalken 18 ist U-förmig oder kastenförmig
ausgebildet und umfasst ein Gehäuse 41, welches
beispielsweise durch stirnseitige Deckel 42, die vorzugsweise
abnehmbar sein können, verschlossen ist. An einer Vorderseite
des Gehäuses 41 ist ein abnehmbares Wandelement 43 vorgesehen,
durch welches ein Innenraum 44 des Gehäuses 41 zugänglich ist.
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Bei
dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest der
Azimuthantrieb 34 in dem Gehäuse 41 integriert
ist. Der Azimuthantrieb 34 umfasst zwei hydraulische Hubzylinder 25, 26,
die hintereinander angeordnet sind und dieselbe Ausrichtung aufweisen.
Zwischen dem links der Azimuthachse 36 angeordneten hydraulischen
Hubzylinder 25, der nachfolgend als „vorderer
Hubzylinder” bezeichnet ist und dem rechts dazu angeordneten
hydraulischen Hubzylinder 26, der nachfolgend als „hinterer Hubzylinder” bezeichnet
wird, ist ein Getriebe 45 mit einem Antriebsrad 46,
insbesondere ein Kettenrad, vorgesehen, deren Mittelachse in der
Azimuthachse 36 liegt. Jeder hydraulische Hubzylinder 25, 26 weist eine
Kolbenstange 29 auf, an dessen freien Ende ein Befestigungselement 47 vorgesehen
ist. An jedem dieser Befestigungselemente 47 ist ein Antriebselement 49,
insbesondere eine Antriebskette, befestigt, welches an dem Antriebsrad 46 anliegt
und entlang geführt ist. Benachbart zum Antriebsrad 46 sind
vorzugsweise Umlenkrollen 51 vorgesehen, die für
eine gesicherte und teilweise Umschlingung des Antriebselementes 49 am
Antriebsrad 46 dienen. Alternativ zum Antriebselement 49 kann
auch ein Zahnriemen, Reibriemen oder dergleichen vorgesehen sein. Ebenso
kann alternativ auch eine Schubstange beziehungsweise Zahnstange
zwischen dem Befestigungselement 47 angeordnet sein.
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Der
vordere Hubzylinder 25 wird mit einer Anschlussleitung 24 versorgt,
die in einen Zylinderraum mündet, damit der darin angeordnete
Kolbenfläche des Kolbens beaufschlagt wird. Die weitere Anschlussleitung 24 mündet
in den hinteren hydraulischen Hubzylinder 26 in einem Bereich,
so dass eine Kolbenstangenfläche beaufschlagt wird. Die
beiden hydraulischen Hubzylinder 25, 26 sind bevorzugt baugleich
ausgebildet. Dabei ist auch vorgesehen, dass bei beiden Hubzylindern 25, 26 die
Kolbenfläche doppelt so groß ist wie die Kolbenstangenfläche.
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In
dem Gehäuse 41 des Drehbalkens 18 ist des
Weiteren eine hydraulische Antriebssteuerung 28 als auch
eine elektrische Antriebssteuerung 54 vorgesehen. Die hydraulische
Antriebssteuerung 28 öffnet und schließt
die Ventile, insbesondere Magnetventile, zur Ansteuerung der hydraulischen
Hubzylinder 25, 26. Des Weiteren steuert die hydraulische
Antriebssteuerung 28 einen Motor 59, der bevorzugt
als Gleichstrommotor ausgebildet ist. Dieser Gleichstrommotor kann
wahlweise durch eine von außen zugeführte Leitung
oder durch einen Akkumulator 56 oder durch ein am Heliostat
angebautes Photovoltaikelement beziehungsweise durch eine Kombination aus
allen Quellen mit Strom versorgt werden. Die elektrische Antriebssteuerung
erfasst Signale, wie beispielsweise von einem Impulsgebers 30,
der beispielsweise am Ende des Drehbalkens 18 angeordnet
ist und die Winkelposition des Tragrahmens 17 erfasst,
um die Elevationslage zu erfassen. Des Weiteren kann ein nicht näher
dargestellter Sensor im Drehbalken 18 vorgesehen sein,
der die Azimuthlage der Trägervorrichtung 14 erfasst.
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In
dem Drehbalken 18 ist des Weiteren bevorzugt ein Akkumulator 56 vorgesehen,
der einen Notstrombetrieb ermöglicht, so dass für
den Fall eines Stromausfalles die Trägervorrichtung 14 aus
der in 2 dargestellten Gebrauchslage in eine Ruhelage
gemäß 1 übergeführt
werden kann. Ergänzend kann vorgesehen sein, dass diese
als Heliostat ausgebildete Vorrichtung 11 zusätzlich
noch Photovoltaikmodule aufweist, wodurch der Akkumulator 56 geladen
wird. Ergänzend ist eine Steuerung 57 für den
Notstrombetrieb vorgesehen.
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An
dem Wandelement 43 des Gehäuses 41 des
Drehbalkens 18 ist der Hubzylinder 27 angeordnet,
dessen Kolbenstange 32 am Tragrahmen 17 angreift,
um den Rahmen 17 um die Elevationsachse 37 zu
schwenken. Dieser hydraulische Hubzylinder 27 ist bevorzugt
als doppelt beaufschlagter Hubzylinder 27 ausgebildet.
Die hydraulischen Anschlussleitungen 24 werden bevorzugt über
das Wandelement 43 oder über eine Öffnung
im Boden des Gehäuses 41 in den Drehbalken 18 geführt.
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Der
Drehbalken 18 ist durch eine hohle Lagerachse am Ständer 12 schwenkbar
gelagert. In Verlängerung dieser hohlen Lagerachse ist
das Antriebsrad 46 mit einer hohlen Drehachse am Drehbalken
befestigt und der Drehachse 19 zugeordnet. Zwischen dem
Drehbalken 18 und dem Ständer 12 sind Rollen-
oder Wälzlager, insbesondere jedoch Gleitlager, vorgesehen.
Dies beruht darauf, dass der Drehbalken 18 das Drehlager 19 schützt
beziehungsweise am Gehäuse 41 eine Abdeckung vorgesehen
ist, so dass das Drehlager 19 von außen nicht
zugänglich ist.
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Durch
diese Anordnung wird ermöglicht, dass die hydraulische
Antriebseinrichtung 28, die elektrische Antriebseinrichtung 54,
der Azimuthantrieb 34 bestehend aus den hydraulischen Hubzylindern 25, 26 und
dem Getriebe 45 mit dem Antriebselement 49 und
dem Antriebsrad 46 in den Innenraum 44 des Drehbalkens 18 angeordnet
und nach außen geschützt sind. Ergänzend
können in dem Drehbalken der Akkumulator 56 und
eine Steuerung 57 für den Notstrombetrieb vorgesehen
sein. Ergänzend können in dem Drehbalken sowohl
das zu 1 beschriebene Pumpenaggregat 22 als
auch ein hydraulischer Speicher 23 angeordnet sein. Ergänzend kann
im Drehbalken 18 auch noch ein Tank 62 angeordnet
werden, so dass alle Komponenten für den Antrieb des Reflektors 16 im
Drehbalken 18 angeordnet sind. Bei dem im Drehbalken 18 angeordneten Pumpenaggregat 22 handelt
es sich bevorzugt um eine Minipumpe, die einen hydraulischen Druck
und ein Volumen im Bereich von Kubikzentimetern pro Minute liefert,
da der Bedarf für die Nachführung des Reflektors 16 sehr
gering ist. Der hydraulische Speicher 23 ist vorzugweise
ein wartungsfreier Federspeicher, der so ausgelegt ist, dass er
mindestens hundert Nachführungen des Reflektors 16 versorgen kann,
bevor das Pumpenaggregat 22 ihn in kurzer Zeit wieder auffüllt.
Bei Stromausfall muss er die Reflektorneigung in eine neutrale Stellung
bringen können, um den Fokus sicher zu verlassen. Der Tank 62 ist
bevorzugt als geschlossener Öltank ausgebildet. Durch die
zentrale Durchführung der Anschlussleitungen 24 und
nicht näher dargestellten elektrischen Anschlussleitungen
kann eine interne elektrische und hydraulische Versorgung ermöglicht
werden. Bevorzugt sind die hydraulische Antriebssteuerung 28 und elektrische
Antriebssteuerung 54 mit Steckanschlüssen versehen,
so dass der Drehbalken 18, insbesondere mit den daran angeordneten
Elevationsantrieb 35, als eine Einheit montiert und einer
Funktionsprüfung unterzogen werden kann und anschließend
als eine Einheit auslieferbar ist.
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Der
Azimuthantrieb 34 im Drehbalken 18 arbeitet folgendermaßen:
Zur Einleitung einer Drehbewegung um die Azimuthachse 36 wird
der vordere Hubzylinder 25 mit einem Arbeitsdruck beaufschlagt. Dabei
wirkt der hydraulische Druck auf die Kolbenfläche, wodurch
der vordere Zylinder 25 drückend arbeitet. Dieser
zieht an dem Antriebselement 49 und leitet über
das fest am Drehbalken 18 angeordnete Antriebsrad 46 die
Drehbewegung des Drehbalkens 18 ein, da der hintere Hubzylinder 26 ziehend
beaufschlagt wird. Dies beruht darauf, dass die Kolbenstangenfläche,
die halb so groß ist wie die Kolbenfläche des
vorderen Hubzylinders 25 wirkt, und somit mit nur einer
halben Kraft der Arbeitskraft des vorderen Hubzylinders 25 entgegenwirkt.
Dies ermöglicht, dass das Antriebselement 49 ständig
gespannt ist. Dadurch wird eine spielfreie Bewegung der Trägervorrichtung 14 angesteuert.
Somit wird ein spielfreier Antrieb in kostengünster Weise
ermöglicht, der darüber hinaus aufgrund der hydraulischen
Ansteuerung eine präzise Positionierung in sehr kleinen
Winkelschritten ermöglicht und durch den Drehwinkelbereich
von 360° ansteuerbar ist.
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In 4 ist
eine schematische Schnittdarstellung des Drehlagers 19 dargestellt.
Der Ständer 12 nimmt eine Lagerhülse 64 auf,
welche sich am oberen Ende des Ständers 12 abstützt.
Ein darin drehbar gelagertes Rohr 65 wird über
zwei Gleitlager 66 schwenkbar geführt. Am unteren
Ende des Rohres 65 ist eine Lagerplatte 67 befestigt,
die sich für die radiale Drehung an einem axialen Gleitlager 68 abstützt.
Gleichzeitig ist an der Lagerplatte 67 ein Sensor 69 vorgesehen,
der die Drehposition des Rohres 65 und somit des Drehbalkens 18 erfasst.
Am oberen Ende der Lagerhülse 64 ist ein weiteres
Gleitlager 68 vorgesehen, auf welchem sich der Drehbalken 19 beziehungsweise
ein Gehäuseabschnitt des Gehäuses 41 abstützt.
Das Antriebsrad 46 ist fest mit dem Drehbalken 18 verbunden.
Eine obere Lagerplatte 71 ist mit dem Rohr 65 drehfest
verbunden. Die Lagerplatte 71 ist ebenfalls mit dem Antriebsrad 46 verbunden.
Innerhalb des Rohres 65 entlang der Drehachse 36 können
elektri sche und hydraulische Leitungen innerhalb des Ständers 12 in
den Drehbalken 18 geschützt übergeleitet
werden.
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In 5 ist
eine alternative Anordnung der Hubzylinder 25, 26 im
Drehbalken 18 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
ist bevorzugt die Kolbenstangenfläche des Hubzylinders 26 doppelt
so groß wie die des Hubzylinders 25 ausgebildet.
Der Zylinder 25 ist dabei ständig mit Druck beaufschlagt
und zieht somit an der Antriebskette 49. Der Hubzylinder 26 zieht
ebenfalls an der Antriebskette 49, so dass diese immer
gespannt ist. Entsprechend der Drehrichtung wird der Hubzylinder 25 oder 26 zusätzlich mit
Druck beaufschlagt.
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Beide
vorgenannten Ausführungsformen zur Ansteuerung einer Stellbewegung
des Drehbalkens 18 weisen darüber hinaus den Vorteil
auf, dass bei zu hoher Windlast zumindest ein in der hydraulischen Antriebssteuerung 28 vorgesehenes Überdruckventil beziehungsweise
Steuerventil von selbst öffnet, so dass der Reflektor 16 den
Windlasten nachgeben und sich aus dem Wind drehen sowie eine Position einnehmen
kann, die eine geringere Last auf den Reflektor 16 erzeugt.
Je nach Stellung des Reflektors 16 kann beispielsweise
Zug über die Antriebskette 49 auf den Zylinder 25 kommen.
Dies bewirkt einen Druckanstieg, der das dem Kolbenraum des Zylinders 25 zugeordnete Überdruckventil,
welches nicht näher dargestellt ist, öffnet, so
dass das hydraulische Medium aus dem Kolbenraum des hydraulischen
Zylinders 25 beispielsweise in einen Tank 62 abfließen kann.
Die Antriebskette 49 bleibt dabei gespannt, da der Kolbenstangenraum
des hydraulischen Zylinders 26 unter Druck steht. Wirkt
hingegen der Zug auf den hydraulischen Zylinder 26, so öffnet
sich wieder unter Druckanstieg ein großdimensioniertes Überdruckventil,
welches wiederum nicht näher dargestellt ist. Damit strömt
die hydraulische Flüssigkeit aus dem Kolbenraum des hydraulischen
Zylinders 26 zusammen mit der hydraulischen Flüssigkeit
aus dem Speicher 23 beziehungsweise der Pumpe 22 in
den Kolbenraum des hydraulischen Zylinders 25. Die beschriebenen
Vorgänge dauern solange, bis die Reflektoren 11 sich
unter dem Winddruck in eine neutrale Stellung bewegt haben. Bei
absinkendem Druck geht ein Steuerventil, das bei dem wirkenden Druck auf
den Zylinder 26 geöffnet hat, wieder in eine Ausgangsstellung.
Flaut der Wind ab, versetzt die elektronische Antriebssteuerung 54 die
Reflektoren 16 wieder in ihre aktuelle Position.
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Des
Weiteren weist diese Ansteuerung des Reflektors 16 durch
hydraulische Hubzylinder 25, 26 den Vorteil auf,
dass eine wesentliche schnellere Verstellung gegenüber
bisherigen Antriebsmöglichkeiten ermöglicht wird.
Dies bedeutet, dass beispielsweise in weniger als einer Minute die
Einnahme einer neutralen Stellung des Reflektors 16 erfolgen
kann, wohingegen bei den bisherigen elektromotorischen Antrieben
mit Stellgetrieben zehn bis zwanzig Minuten erforderlich waren.
Dies bedeutet, dass selbst bei einer Sturmwarnung bis unmittelbar
vor Auftreten des Sturmes eine Fokuslage des Reflektors 16 beibehalten
werden kann, wodurch eine längere Zeitdauer für die
Energiegewinnung ermöglicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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U1 [0002]