DE202010000419U1

DE202010000419U1 - Nachführvorrichtung

Info

Publication number: DE202010000419U1
Application number: DE202010000419U
Authority: DE
Original assignee: Schueco International KG
Current assignee: Schueco International KG
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2020-03-20

Abstract

Nachführvorrichtung (3) für in einer Reihe angeordnete, an jeweils einem Rahmen (2) festgelegte Solarelemente (1), die jeweils mittels eines Trägers (11) um eine vertikale Achse mittels einer Antriebseinheit drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit eine rotierend antreibbare Längswelle (4) aufweist, auf die Eingangsglieder bildende Antriebselemente (9) von Drehantrieben (9, 10) drehfest aufgesetzt sind, das Getriebebauteile (9, 10) der Drehantriebe (9, 10) formschlüssig ineinander greifen und die Abtriebsglieder (10) der Drehantriebe fest mit den Trägern (11) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachführvorrichtung für in einer Reihe angeordnete, an jeweils einem Rahmen festgelegte Solarelemente, die mittels eines Trägers um eine vertikale Achse mittels einer Antriebseinheit drehbar sind.
Die Solarelemente können als Kollektoren, Absorber, Reflektoren oder Photovoltaikmodule ausgebildet sein. Die Antriebseinheit ist notwendig, damit das Solarelement entsprechend dem Stand der Sonne geschwenkt wird, so dass eine optimale Sonneneinstrahlung ausgenutzt werden kann. Die Solarelemente sind an Aufnahmeträgern festgelegt, die relativ hohe Gewichte aufweisen, da die Solarelemente üblicherweise eine Fläche zwischen 4 bis 10 m², vorzugsweise jedoch eine Fläche zwischen 5 bis 7 m² aufweisen.
Eine solche Nachführvorrichtung mit einer Antriebseinheit ist in der DE 20 2009 005 141 beschrieben, auf die besonders verwiesen wird. Die Antriebseinheit dieser Nachführvorrichtung ist mit einem Antriebsmotor ausgestattet, der über Bänder, Riemen oder ähnliche flexible Elemente mit Antriebsscheiben antriebstechnisch gekoppelt ist, die fest mit den Drehgestellen verbunden sind.
In Solaranlagen werden eine Vielzahl von Solarelementen in einer Reihe aufgestellt, so dass entsprechend lange flexible Antriebselemente notwendig sind. Aufgrund dieser Längen ist es unvermeidbar, dass diese Antriebselemente durchhängen. Dies führt zu einem Schlupf, so dass nicht mehr sichergestellt ist, dass die Solarelemente einer Reihe stets um den gleichen Winkel geschwenkt werden. Erschwerend kommt noch hinzu, dass die Antriebsscheiben für die Drehgestelle um eine vertikale Achse gedreht werden, so dass diese Antriebselemente mit vertikalen Kräften auf die Antriebsscheiben einwirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nachführvorrichtung der eingangs näher beschriebenen Art so zu gestalten, dass in konstruktiv einfacher Weise sichergestellt ist, dass die Solarelemente stets um den gleichen Winkel geschwenkt werden.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Antriebseinheit eine rotierend antreibbare Längswelle aufweist, auf die Eingangsglieder bildende Antriebselemente von Drehantrieben drehfest aufgesetzt sind, und dass die Getriebebauteile der Drehantriebe formschlüssig ineinander greifen, und dass die Abtriebsglieder der Drehantriebe fest mit den Trägern der Nachführvorrichtung verbunden sind.
Da nunmehr die Getriebebauteile der Drehantriebe formschlüssig ineinander greifen und auch mit den Eingangsgliedern formschlüssig in Eingriff stehen und ferner die Träger mit den Abtriebsgliedern der Drehantriebe verbunden sind, arbeiten die Antriebseinheiten schlupffrei. Dabei ist die Längswelle so ausgelegt, dass durch die Übertragung der Drehmomente keine Torsion dieser Längswelle stattfindet. Dadurch werden die Solarelemente gleichsinnig bzw. stets um den gleichen Winkel geschwenkt.
In bevorzugten Ausführungen sind die Drehantriebe als Rädergetriebe ausgebildet. Dadurch werden kostengünstige Lösungen erzielt, da die Getriebebauteile von einschlägigen Herstellern kostengünstig bezogen werden können.
Da die Drehgeschwindigkeiten bzw. die Schwenkgeschwindigkeiten der Solarelemente relativ gering sind, ist vorgesehen, dass die Drehantriebe als Drehzahlredu ziergetriebe ausgelegt sind, so dass die Träger mit einer gegenüber der Drehzahl der Längswelle wesentlich verringerten Drehzahl antreibbar sind. Durch die relativ hohe Drehzahl der Längswelle wird das Drehmoment entsprechend gering, so dass ein entsprechend geringer Querschnitt notwendig ist.
In besonders konstruktiv einfacher Weise ist vorgesehen, dass jeder Drehantrieb aus zwei formschlüssig miteinander in Eingriff stehenden Antriebselementen ausgestattet ist, und dass die auf die Längswelle aufgesetzten, die Eingangsglieder bildenden Antriebselemente mit den die Abtriebsglieder bildenden Getriebebauteilen formschlüssig in Eingriff stehen, und dass das das Abtriebsglied bildende Getriebebauteil mit den Trägern durch eine aus einer Antriebshülse, einer Zwischenscheibe und einer Tragscheibe gebildeten Drehlagereinheit verbunden ist. Als Drehantriebe kommen die allgemein bekannten Antriebe in Kraft. Es ist jedoch vorgesehen, dass die beiden Achsen der die Eingangsglieder bildenden Antriebselemente und der die Abtriebsglieder bildenden Getriebebauteile jeweils senkrecht zueinander stehen.
Üblicherweise werden die Solarelemente auf ortsfeste Anker angebracht, die senkrecht stehen und im Erdreich fest verankert sind. Es ist dann vorgesehen, dass an den oberen Bereichen der Anker senkrecht zur Längswelle stehende Ausleger festgelegt sind, die die Lagerstellen für die Längswelle aufweisen. Diese Ausleger stehen denn horizontal.
Eine konstruktiv einfache Ausführung für die Ausleger ist gegeben, wenn diese gehäuseartig oder plattenförmig gestaltet sind, und dass bei einem plattenförmigen Ausleger das das Eingangsglied des Drehantriebes bildende Antriebselement in einem kastenartigen Gehäuse gelagert ist. Ferner ergibt sich eine konstruktiv einfache Lösung für das das Eingangsglied bildende Antriebselement des Drehantriebes, wenn in den senkrecht zur Drehachse des Antriebselementes stehenden Seitenwänden des Gehäuses Lagersitze zur Lagerung des Antriebselementes vorgesehen sind. Diese Lagersitze sind dann so ausgelegt, dass stirnseitige Lager- und Verbindungszapfen durch diese Lagersitze hindurchgesteckt werden können. Damit die Gleitfähigkeit dieser Lager- und Verbindungszapfen erhalten bleibt, ist vorgesehen, dass zumindest die Seitenwände des Gehäuses aus einem gleitfähigen Kunststoff beste hen. Diese Gleitfähigkeit könnte durch entsprechende Einlagerungen in den Kunststoff erreicht werden.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Längswelle aus einzelnen Abschnitten besteht, die über die Antriebselemente formschlüssig miteinander verbunden sind. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass sie einfach zu montieren ist, und dass die einzelnen Abschnitte durch Ablängen von Stangenmaterial hergestellt werden können.
Zur einfachen Lagerung der Antriebselemente und zur einfachen Verbindung mit den Abschnitten der Längswelle ist vorgesehen, dass jedes das Eingangsglied des Drehantriebes bildende Antriebselement stirnseitig mit jeweils einem Lager- und Verbindungszapfen versehen ist, wobei der Verbindungsbereich gegenüber den Seitenwänden des Gehäuses vorsteht. Der Lagerbereich ist zylindrisch ausgestattet, während der gegenüber den Seitenwänden vorstehende Bereich mehreckig ist. Daqdurch wird die formschlüssige Verbindung mit den Endbereichen der Abschnitte der Längswelle in einfachster Weise ermöglicht.
In einfachster Weise kann die Verbindung des Verbindungsbereiches des Lager- und Verbindungszapfens erreicht werden, wenn die Endbereiche der Abschnitte direkt auf diesen Bereich aufgesteckt werden. Dadurch wird ein Formschluss des Verbindungsbereiches des Lager- und Verbindungszapfens mit den zugehörigen Endbereichen der Abschnitte der Längswelle erreicht. Alternativ ist es auch möglich, dass auf den Verbindungsbereich des Lager- und Verbindungszapfens eine Zwischenhülse aufgesteckt wird, die daran festgelegt wird und dass ein Bereich der Zwischenhülse in den jeweiligen Endbereich des Abschnittes der Längswelle eingreift.
Eine materialsparende Ausführung wird erreicht, wenn die Abschnitte der Längswelle aus Hohlprofilen bestehen, deren Endbereiche mit den Antriebselementen formschlüssig verbunden sind.
Es ist ferner vorgesehen, dass die Abschnitte der Längswelle aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt sind. Bevorzugt sind sie als Hohlprofilabschnitte, insbesondere aus Mehrkantprofilabschnitten gebildet.
In bevorzugter Ausführung sind die Drehantriebe als Schneckentrieb oder als Schraubenrädergetriebe ausgebildet, da dadurch die Drehzahlen der Drehgestelle in einfachster Weise herabgesetzt werden können. Dabei sind dann die Antriebselemente mit relativ geringen Zähnezahlen auf die Längswelle aufgesetzt. Das das Abtriebsglied bildende Getriebebauteil kann als Rotationsbauteil oder als Segmentbauteil ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass jeder Drehantrieb als Kegelradgetriebe ausgebildet ist, wobei auch dann die Zähnezahlen der beiden Kegelräder deutlich voneinander abweichen.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigen:
1 mehrere in einer Reihe angeordnete Solarelemente in einer perspektivischen Darstellung mit Blick auf die rückseitigen Tragrahmen,
2 einen Drehantrieb als Einzelheit in Verbindung mit der Längswelle in perspektivischer Darstellung,
3 die ein Solarelement aufnehmenden Bauteile im auseinander gezogenen Zustand und
4 die ein Solarelement aufnehmenden Bauteile im zusammengefügten Zustand.
Aus Gründen der vereinfachten Darstellung sind in der 1 nur vier Solarelemente 1 dargestellt, die jeweils an rückseitigen Rahmen 2 festgelegt sind. Mittels noch näher erläuterter Nachführvorrichtungen 3 sind die Solarelemente 1 um eine vertikale Achse entsprechend dem Stand der Sonne drehbar. Dies erfolgt mittels jeweils einer anhand der Figuren noch näher erläuterten Antriebseinheit.
Diese Antriebseinheit enthält eine Längswelle 4, die horizontal verläuft. Diese Längswelle 4 wird von einem steuerbaren Antriebsmotor 6 angetrieben.
Die Solarelemente werden von ortsfesten Ankern 5 getragen, die fest in den Boden eingesetzt sind. Auf die oberen Bereich der ortsfesten Anker 5 sind Ausleger 7 fest aufgesetzt, die senkrecht zur Längswelle 4 stehen. Diese Ausleger 7 werden zur Lagerung der Längswelle 4 benutzt. Während in der 1 diese Ausleger 7 gehäuseartig gestaltet sind, sind sie bei der Ausführung gemäß den 2-4 als Platten ausgebildet. Auf diese plattenförmigen Ausleger 7 sind kastenartige Gehäuse 8 aufgesetzt, in der das Antriebselement 9 als Eingangsglied eines Drehantriebes gelagert ist. Die Antriebselemente 9 stehen mit Getriebebauteilen 10 formschlüssig in Eingriff, die die Abtriebsglieder der Drehantriebe bilden.
Insbesondere die 3 und 4 zeigen, dass das Getriebebauteil 10 fest auf eine Lagerhülse 12 aufgesetzt ist. An der dem Träger 11 zugewandten Seite ist der Ausleger 7 noch mit einem Axiallager 20 verbunden, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel als Zwischenscheibe ausgebildet ist. Im zusammengefügten Zustand gemäß der 4 steht das Getriebebauteil 10 mit einer Antriebshülse 12 in einer drehfesten Verbindung. Auf den oberen, dem Getriebebauteil 10 gegenüberliegenden Ende ist eine Tragscheibe 15 drehfest aufgesetzt, die mit den Trägern 11 für die Solarelemente 1 fest verbunden ist. Die Ausführung und die Verbindung dieser Träger 11 mit den Solarelementen 1 ist in der eingangs zitierten Literaturstelle eingehend dargestellt und beschrieben.
Die 2 zeigt, dass das Antriebselement 9 mit Lager- und Verbindungszapfen 16 versehen ist, die gegenüber den senkrecht zur Längswelle 4 stehenden Seitenwänden 18, 19 des Gehäuses 8 vorstehen. Ferner zeigt diese Figur, dass auf diese Lager- und Verbindungszapfen 16 die Endbereiche von Abschnitten 17 der Längswelle 4 aufgesteckt sind, die die Verbindungen der aufeinander folgenden Antriebselemente 9 bilden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Abschnitte 17 aus Vierkantrohren gebildet. Andere Profilformen und andere Verbindungen sind möglich.
Insbesondere die 2 zeigt, dass jedes Antriebselement 9 stirnseitig mit jeweils einem Lager- und Verbindungszapfen 16 ausgestattet ist. Jeder Lager- und Verbindungszapfen 16 hat einen an die Gänge des Antriebselementes 9 angrenzenden zylindrischen Bereich und einen gegenüber den Seitenwänden 18, 19 des Gehäuses 8 vorstehenden Verbindungsbereich, der als Mehrkantzapfen ausgebildet ist, so dass eine formschlüssige Verbindung mit den zugehörigen Endbereichen der Abschnitte 17 der Längswelle 4 hergestellt werden kann. Entgegen der Darstellung nach der 2 könnte die Verbindung zwischen dem Lager- und Verbindungszapfen 16 mit den Endbereichen der Abschnitte 17 der Längswelle 4 durch eine Zwischenhülse erfolgen, die auf den Verbindungsbereich des Lager- und Verbindungszapfens 16 teilweise aufgesetzt ist.
Insbesondere die 3 zeigt, dass die Nachführvorrichtung 3 aus einer ortsfesten Baugruppe besteht, die aus dem Anker 5, dem Ausleger 7, den Gehäusen 8 mit der Längswelle 4, dem Antriebselement 9 und einer Verbindungshülse 14 besteht, die im montierten Zustand gemäß der 4 die Antriebshülse 12 durchdringt.
Ferner wird eine drehbare Baugruppe gebildet, die aus dem Getriebebauteil 10, der Zwischenscheibe 13, der Antriebshülse 12, der Tragscheibe 15 und den Trägern 11 besteht. Wie ein Vergleich der 3 mit der 4 zeigt, wird diese drehbare Baugruppe auf die ortsfeste Baugruppe gesteckt. Auf die Verbindungshülse 14 wird dann auf den Gewindeteil eine Mutter 22 aufgeschraubt, wobei diese Schraubverbindung durch eine Sicherungsscheibe 21 gesichert wird.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Wesentlich ist, dass die Nachführvorrichtung eine Antriebseinheit aufweist, die von einem steuerbaren Antriebsmotor 6 antreibbare Längswelle 4 aufweist, und dass die antriebstechnische Verbindung zwischen der Längswelle 4 und einer die drehbaren Träger 11 antreibenden Antriebshülse 12 durch jeweils einen Drehantrieb erfolgt, deren Getriebebauteile formschlüssig ineinander greifen bzw. miteinander kämmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202009005141 [0003]

Claims

Nachführvorrichtung (3) für in einer Reihe angeordnete, an jeweils einem Rahmen (2) festgelegte Solarelemente (1), die jeweils mittels eines Trägers (11) um eine vertikale Achse mittels einer Antriebseinheit drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit eine rotierend antreibbare Längswelle (4) aufweist, auf die Eingangsglieder bildende Antriebselemente (9) von Drehantrieben (9, 10) drehfest aufgesetzt sind, das Getriebebauteile (9, 10) der Drehantriebe (9, 10) formschlüssig ineinander greifen und die Abtriebsglieder (10) der Drehantriebe fest mit den Trägern (11) verbunden sind.
Nachführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehantriebe (9, 10) als Rädergetriebe ausgebildet sind.
Nachführvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehantriebe (9, 10) als Drehzahlreduziergetriebe ausgebildet sind.
Nachführvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Drehantrieb aus zwei formschlüssig miteinander in Eingriff stehenden Antriebselementen (9, 10) ausgestattet ist, dass die auf die Längswelle (4) aufgesetzten, die Eingangsglieder bildenden Antriebselemente (9) des Drehantriebes (9, 10) mit den die Abtriebsglieder bildenden Getriebebauteilen (10) formschlüssig in Eingriff stehen, und dass das Abtriebsglied bildende Getriebebauteil (10) mit dem Träger (11) durch eine aus einer Antriebshülse (12), einer Zwischenscheibe (13) und einer Tragscheibe (15) gebildete Dreheinheit verbunden ist.
Nachführvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Achsen der die Eingangsglieder bildenden Antriebselemente (9) und der die Abtriebsglieder bildenden Getriebebauteile (10) jeweils senkrecht zueinander stehen.
Nachführvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Solarelemente (1) von einem ortsfesten Anker (5) tragbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf die oberen Bereiche der ortsfesten Anker (5) senkrecht zur Längswelle (4) stehende Ausleger (7) festgelegt sind, die Lagerstellen für die Längswelle (4) aufweisen.
Nachführvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleger (7) gehäuseartig oder plattenförmig gestaltet sind, und dass bei einem plattenförmigen Ausleger (7) das das Eingangsglied des Drehantriebes bildende Antriebselement (9) in einem kastenartigen Gehäuse (8) gelagert ist.
Nachführvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den senkrecht zur Drehachse des Antriebselementes (9) stehenden Seitenwänden (18, 19) des Gehäuses (8) Lagersitze zur Lagerung des Antriebselementes (9) vorgesehen sind.
Nachführvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Seitenwände (18, 19) des Gehäuses (8) aus einem gleitfähigen Kunststoff bestehen.
Nachführvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längswelle aus einzelnen Abschnitten (17) besteht, die über die Antriebselemente (9) formschlüssig miteinander verbunden sind.
Nachführvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes das Eingangsglied des Drehantriebes (9, 10) bildende Antriebselement (9) stirnseitig mit jeweils einem Lager- und Verbindungszapfen (16) versehen ist, wobei der Verbindungsbereich gegenüber der Seitenwand (18, 19) des Gehäuses vorsteht.
Nachführvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich des Lager- und Verbindungszapfens (16) formschlüssig mit dem zugehörigen Endbereich der Abschnitte (17) der Längswelle (4) oder über eine Zwischenhülse verbunden ist.
Nachführvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17) der Längswelle (4) aus Hohlprofilen bestehen, deren Endbereiche formschlüssig mit den Antriebselementen (9) verbunden sind.