DE202018105951U1

DE202018105951U1 - Lager für Solarmodule

Info

Publication number: DE202018105951U1
Application number: DE202018105951.3U
Authority: DE
Original assignee: Frenell GmbH
Current assignee: Frenell GmbH
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2018-10-26
Anticipated expiration: 2028-10-18
Also published as: US10866011B2; US20200124323A1; ES2754875B2; ES2754875A1; CL2019002887A1

Abstract

Lager zur drehbeweglichen Lagerung von Solarmodulen in einem Solarkraftwerk, umfassend einen Rollenbock (2) und eine darauf gelagerte Verbindungswelle (8) zur Verbindung zweier benachbarter Solamodule, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (8) zweiteilig gebildet ist und eine röhrenförmige Außenwelle (9), sowie eine Innenwelle (11) mit einem endständigen Kalottenelement (12), welches in der Außenwelle (9) kippbar und längsverschieblich aufgenommen ist, umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager zur drehbeweglichen Lagerung von Solarmodulen in Solarkraftwerken, umfassend einen Rollenbock und eine darauf gelagerte Verbindungswelle zur Verbindung zweier benachbarter Solarmodule.
Ein solches Lager ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die EP 1 754 942 B1 bereits ein Primärspiegellager mit einem Rollenbock, in dem eine Verbindungswelle gelagert ist. Die in einem Trogprofil nebeneinander gelagerten Rollen dienen gemeinsam als Auflager für die Verbindungswelle, welche beide kontaktiert und so in einer definierten Position aufgenommen ist. Zur Absicherung ist mit einem Bügel eine dritte Rolle von oben her auf die Verbindungswelle gelegt.
Ein solches Lager dient dazu, zwei miteinander über die Verbindungswelle gekoppelte Primärspiegel zu verbinden. Hierdurch reicht es aus, einen der Primärspiegel motorisch dem Sonnenstand nachzuführen, so dass die nachfolgenden, starr mit diesem verbundenen Primärspiegel ihm folgen. In anderen Fällen ist es aber auch bekannt, die Spiegel einzeln nachzuführen oder zumindest eine Unterteilung in mehrere Spiegelgruppen vorzunehmen, welche untereinander entkoppelt sind. Hierzu ist es nach dem Stand der Technik erforderlich, zwei unabhängige Rollenböcke für die separaten Verbindungswellen vorzusehen und damit eine Sonderkonstruktion für diese Fälle vorzuhalten.
Zudem ist es zwar im Stand der Technik bereits vorgesehen, die Verbindungswelle bei entsprechendem Gefälle auch mit einer Neigung durch den Rollenbock hindurchzuführen, jedoch wird dennoch stets eine genau lineare Ausrichtung der Primärspiegel zueinander erfordert.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine einfachere, aber dennoch flexiblere Lösung für ein Lager für Solarmodule, insbesondere Primärspiegel oder Photovoltaikelemente, vorzuschlagen, welches sowohl auf eine Sonderkonstruktion im Bereich aufeinandertreffender, ungekoppelter Solarmodule verzichtet, als auch ein Gefälle zwischen ihnen überbrücken kann.
Dies gelingt durch ein Lager zur drehbeweglichen Lagerung von Solarmodulen in Solarkraftwerken gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Sinnvolle Ausgestaltungen eines solchen Lagers können den sich anschließenden abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Lager für ein Solarmodul mit einem einzigen Rollenbock auskommt, selbst wenn zwei benachbarte Primärspiegel, Photovoltaikelemente oder sonstige Solarmodule voneinander entkoppelt nachgeführt werden sollen. Dies gelingt, indem die auf dem Rollenbock gelagerte Verbindungswelle in zwei zusammenwirkenden Teilen hergestellt ist, nämlich einer rohrförmigen Außenwelle, in deren Innenraum eine Innenwelle aufgenommen ist. Die Innenwelle weist hierfür an ihrem der Außenwelle zugewandten Ende ein Kalottenelement auf, vorzugsweise eine Kalottenkugel, welche sich vorzugsweise an die Innenwand der Außenwelle anschmiegt. Hierdurch ergibt sich, dass die Innenwelle einen Abschnitt mit geringerem Außendurchmesser besitzt als der Innendurchmesser der Außenwelle, so dass die Innenwelle in der Außenwelle wie in einem Kugelgelenk gekippt werden kann. Ferner ist die Innenwelle in der Außenwelle längsverschieblich gelagert, so dass Materialkontraktionen in den langen Reihen von Solarmodulen aufgefangen werden können.
Diese Konstruktion ergibt, dass die Außenwelle ebenso auf dem Rollenbock gelagert wird wie letztlich auch die Innenwelle, da die Innenwelle nur unter Zwischenlage der Außenwelle auf denselben Rollenbock drückt. Auf einen separaten Rollenbock kann daher auch an solchen Stellen verzichtet werden, in denen eine entkoppelte Nachführung benachbarter Solarmodule gewünscht ist.
Im Einzelnen kann hierbei der eingesetzte Rollenbock aus einem Trogprofil gestaltet sein, in dem sich zwischen den Schenkeln des Trogprofils zwei benachbarte Rollen befinden, die zwischen sich eine nach oben offene und nach unten von den Rollenaußenflächen begrenzte Mulde zur verliersicheren Aufnahme der Verbindungswelle einschließen. Bedarfsweise können die Schenkel des Trogprofils zwischen den beiden Rollen eine Ausnehmung aufweisen, so dass die Verbindungswelle nicht auf den Schenkeln des Trogprofils aufliegt.
In einer konkreten Ausgestaltung kann das Kalottenelement auch für eine drehfeste Verbindung von Innenwelle und Außenwelle hergerichtet sein, indem der Kalotte ein oder mehrere Mitnehmerelemente, vorzugsweise räumlich begrenzte Erhebungen, aufweist, die in Gegenelemente auf dem Innenmantel der Außenwelle, beispielsweise Vertiefungen, eingreifen oder sonstig mit diesen zusammenwirken.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Kalottenelement in der Außenwelle drehfrei aufgenommen ist, also eine Drehung zwischen der Außenwelle und der Innenwelle nicht durch Widerstände gehindert ist, die über normale Materialreibung hinausgehen.
Zur Verbindung der zweiteiligen Verbindungswelle mit den benachbarten Solarmodulen können mit einigem Vorteil an ihren freien Enden Verbindungsplatten vorgesehen sein, die mit den Primärspiegeln oder Photovoltaikelementen, beziehungsweise deren Gehäusekästen, starr verbunden werden können. Weiter kann mit besonderem Vorteil die Anordnung der Rollen in dem Trogprofil so gewählt sein, dass die Rollen in gleicher Höhe angeordnet sind und es sich um gleichartige Rollen handelt, mithin aus einem gleichen Material und in gleicher Größe. Der Abstand der Rollen ist so klein gewählt, dass die Verbindungswelle nicht zwischen den Rollen hindurchfallen kann, aber so groß, dass sich die Rollen nicht berühren.
Vorzugsweise bilden die Drehachsen von Rollen und Verbindungswelle miteinander ein gleichseitiges Dreieck, mit der Drehachse der Verbindungswelle als obere Spitze. Der Außenumfang der Rollen kann ferner zumindest näherungsweise entsprechend dem Außenumfang der Außenwelle gewählt sein.
Außerdem kann die Außenkontur der Rollen in axialer Richtung konvex gewählt sein, so dass die Rollen mehr oder weniger fassförmig gebildet sind. Hierdurch ist auch bei einer Schräglage der Außenwelle gegenüber dem Rollenbock eine sichere Auflage derselben gewährleistet.
In bevorzugter Ausgestaltung weist das Außenrohr ein zusätzliches Zwischenrohr auf, welches in das Innenrohr eingesteckt ist und bedarfsweise darin fixiert, etwa angeschraubt wird. Im Inneren des Zwischenrohrs ist eine Aufnahme für das Kalottenelement vorgesehen, in dem es längsverschieblich und/oder drehbeweglich gelagert ist. Das Zwischenrohr kann vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt sein.
Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen

1 ein Lager für ein Solarmodul gemäß dem Stand der Technik mit zwei separaten, benachbarten Rollenböcken in einer perspektivischen Darstellung, sowie
2 ein Lager gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Rollenbock und einer zweiteiligen Verbindungswelle in einer perspektivischen Darstellung.

1 zeigt ein Lager 1 in einer aus dem Stand der Technik bekannten Form. Um eine Lagerung benachbarter Solarmodule, etwa Primärspiegel oder Photovoltaikelemente, zu ermöglichen, werden zwei getrennte Rollenböcke 2 eingesetzt, welche jeweils unabhängig von einander die ankommenden Verbindungswellen 8 auf jeweils zwei Rollen 4 tragen. Die über Verbindungsplatten 10 mit den Verbindungswellen 8 verbundenen Primärspiegel können hierbei von einander entkoppelt dem Sonnenstand nachgeführt werden. Dies erfordert aber eine breitere Sonderkonstruktion, da bei einer festen Verbindungswelle zwischen zwei Solarmodulen lediglich ein Rollenbock benötigt würde.
Hingegen zeigt die 2 eine erfindungsgemäße Lösung, welche lediglich einen Rollenbock 2 vorsieht. Dieser besteht aus einem Trogprofil 3 mit zwei aufragenden Schenkeln 6, zwischen denen zwei benachbarte Rollen 4 eingesetzt sind. Im Bereich zwischen den Rollen 4 weisen die Schenkel 6 beiderseits eine Ausnehmung 7 auf, um eine Kontaktierung zwischen Verbindungswelle 8 und Trogprofil 3 des Rollenbocks 2 zu vermeiden. In die von den beiden Rollen 4 aufgespannte Mulde ist eine Verbindungswelle 8 eingelegt, die in zwei Teilen gebildet ist. Ein erster, außen liegender Teil stellt eine Außenwelle 9 dar, welche an ihrem freien Ende eine Verbindungsplatte 10 zur Verbindung mit dem dortigen Primärspiegel ermöglicht. Die rohrförmige Außenwelle 9 endet kurz nach dem Rollenbock 2 und in das Innere der rohrförmigen Außenwelle 9 ist eine Innenwelle 11 eingeschoben, welche ein endständiges Kalottenelement 12 und an dem gegenüberliegenden Ende ebenfalls eine Verbindungsplatte 13 aufweist. Das Kalottenelement 12 schmiegt sich hierbei an ein in die Außenwelle eingestecktes Zwischenrohr an, welches Zwischenrohr eine Kalottenaufnahme zur längsverschieblichen, kippbaren und/oder drehfreien Halterung des Kalottenelements 12 ermöglicht. Somit wird eine Entkopplung zwischen der Innenwelle und der Außenwelle realisiert. Auf diese Weise kann sowohl eine Längenänderung der Verbindung zwischen den benachbarten Solarmodulen kompensiert werden, als auch eine unterschiedliche Nachführung erfolgen.
Vorstehend beschrieben ist somit ein Lager zur drehbeweglichen Lagerung von Solarmodulen, vorzugsweise Primärspiegeln oder Photovoltaikelementen, in einem Solarkraftwerk, welche eine flexible aber dennoch einfache Lösung für eine Lagerung benachbarter unabhängiger Solarmodule darstellt. Hierfür ist es vorgesehen, eine Außenachse als Röhre auszubilden und eine Innenachse in dieser über ein endständiges Kalottenelement zu lagern, so dass dieses längsverschieblich und kippbar, sowie bedarfsweise drehfrei in der Außenwelle aufgenommen ist. Hierdurch ist lediglich ein Rollenbock erforderlich, selbst wenn zwei entkoppelte Verbindungswellen gelagert werden sollen.
Bezugszeichenliste

1: Lager
2: Rollenbock
3: Trogprofil
4: Rolle
5: Drehachse
6: Schenkel
7: Ausnehmung
8: Verbindungswelle
9: Außenwelle
10: Verbindungsplatte
11: Innenwelle
12: Kalottenelement
13: Verbindungsplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1754942 B1 [0002]

Claims

Lager zur drehbeweglichen Lagerung von Solarmodulen in einem Solarkraftwerk, umfassend einen Rollenbock (2) und eine darauf gelagerte Verbindungswelle (8) zur Verbindung zweier benachbarter Solamodule, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (8) zweiteilig gebildet ist und eine röhrenförmige Außenwelle (9), sowie eine Innenwelle (11) mit einem endständigen Kalottenelement (12), welches in der Außenwelle (9) kippbar und längsverschieblich aufgenommen ist, umfasst.
Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenbock (2) ein Trogprofil (3) aufweist, zwischen dessen Schenkeln (6) zwei Rollen (4) mit parallelen Drehachsen (5) angeordnet sind und die Verbindungswelle (8) zwischen den beiden Rollen (4), beide kontaktierend, drehbar aufgelagert ist.
Lager gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalottenelement (12) zur drehfesten Lagerung in der Außenwelle (9) nach außen abstehende Mitnehmerelemente aufweist, welche mit Gegenelementen auf dem Innenmantel der Außenwelle (9) kraftschlüssig zusammenwirken.
Lager gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalottenelement (12) in der Außenwelle (9) drehbar gelagert ist.
Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenwelle (11) und der Außenwelle (9) an ihren voneinander abgewandten Enden jeweils eine Verbindungsplatte (13) zur Befestigung an einem Solarmodul zugeordnet sind.
Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (4) in dem Trogprofil (3) gleichartig und in gleicher Höhe angeordnet sind.
Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang der Rollen (4) dem Außenumfang der Außenwelle (9) zumindest näherungsweise entspricht.
Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Rollen (4) in axialer Richtung konvex ist.
Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalottenelement (12) unter Zwischenlage eines Zwischenrohrs in die Außenwelle (9) eingeführt ist, wobei das Zwischenrohr eine Kalottenaufnahme zur kippbaren und/oder längsverschieblichen Aufnahme des Kalottenelements (12) ausbildet.
Lager gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenrohr aus Kunststoff hergestellt ist.