DE20215556U1 - Inclination control system for field of solar cells has cord wrapper around bottom ends of shafts to rotate solar panels to follow movement of sun - Google Patents

Inclination control system for field of solar cells has cord wrapper around bottom ends of shafts to rotate solar panels to follow movement of sun

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Abstract

The support and control system (1) has a channel (2) for a cable (22) carrying electric current from the solar cells. The assembly has a frame standing on A-frames (4) with fastening brackets (6) and vertical sleeves (5) accommodating hollow shafts (7). A pull cord (16) is driven by a motor (24) and is wrapped around the bottom ends of the shafts to turn them. Brackets (10) are attached to the ends of the shafts to support frames (13,14) carrying the solar cells. Solid inner shafts (19) have fingers (20) at the bottom following cams (21) to control the tilt of the frames.

Description

Steueranlage für SolarfelderControl system for solar fields

Die Erfindung betrifft eine Steueranlage für individuell gestaltbare Solarfelder.The invention relates to a control system for individually designed solar fields.

Es sind Anordnungen von Sonnen- und Solarkollektoren in den verschiedensten Bauarten bekannt. Generelles Problem dieser Anlagen ist, die Sonneneinstrahlung so effektiv wie möglich zu nutzen. So beinhaltet die DE 3627480 eine Konstruktion, die es ermöglichen soll, die Kollektoren so zu verstellen, dass die Sonneneinstrahlung zu jeder Tages- und Jahreszeit rechtwinklig auf die Einstrahlungsfläche der Kollektoren auftrifft. Nachteilig bei dieser Lösung, basierend darauf, dass eine Elementengruppe über eine horizontal drehbar gelagerte Welle, welche mit einem Schneckengetriebe verbunden ist, gesteuert wird, ist die Bedienung von Hand und der damit begrenzte Einsatz von Sonnenkollektoren.Arrangements of sun and solar collectors in a wide variety of designs are known. The general problem with these systems is to use the solar radiation as effectively as possible. DE 3627480 contains a design that is intended to make it possible to adjust the collectors so that the solar radiation hits the collectors' irradiation surface at right angles at any time of day or year. The disadvantage of this solution, based on the fact that a group of elements is controlled via a horizontally rotating shaft that is connected to a worm gear, is that it has to be operated manually and the resulting limited use of solar collectors.

Ferner ist nach der DE 199 27 839 Al eine Vorrichtung zur Konzentration von Sonnenstrahlen bekannt, die über eine Tragkonstruktion, welche aus baugleich ausgebildeten Stellgliedern, die als Teleskopspindeln ausgebildet sind, gesteuert wird. Die hier veröffentlichte Konstruktion ist äußerst kompliziert und für Großanlagen ungeeignet.Furthermore, according to DE 199 27 839 A1, a device for concentrating solar rays is known which is controlled via a supporting structure made of identically constructed actuators designed as telescopic spindles. The construction published here is extremely complicated and unsuitable for large-scale systems.

Gleichfalls ist eine hydraulische Nachführung von Kollektoren nach dem Sonnenstand in der DE 101 17 622 Al beschrieben. So kommen für die horizontale und vertikale Nachführung von Kollektoren hydraulische Stellmotore über entsprechende Übertragungselemente zur Anwendung. Die mit großem technischen Aufwand verbundene Steuerhydraulik ist jedoch gleichfalls für Großanlagen zu teuer.DE 101 17 622 A1 also describes a hydraulic tracking of collectors according to the position of the sun. Hydraulic actuators are used for the horizontal and vertical tracking of collectors via appropriate transmission elements. However, the control hydraulics, which involve a great deal of technical effort, are also too expensive for large-scale systems.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Steueranlage zur Nachführung von Sonnenkollektoren zu entwickeln die sich für jede Größe angedachter Solarfelder eignet und mit einfachsten und somit kostengünstigen Mitteln realisierbar ist.The invention therefore has the task of developing a control system for tracking solar collectors that is suitable for any size of solar field and can be implemented using the simplest and therefore most cost-effective means.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Schutzanspruches 1 und den Unteransprüchen gelöst. Durch dieThe object is achieved according to the invention by the features of claim 1 and the subclaims. By the

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Erfindung wird ermöglicht, dass der Grundkörper sowie die Füße aus lediglich rollgeformtem Stahlblech mit Verstärkungssicken gefertigt werden kann. Es ergibt sich so ein geschlossenes Trageprofil mit integriertem Kabelkanal mit Montagedeckel. Die gesamte Mechanik ist so gegen Umwelteinflüsse geschützt. Wesentlichster Vorteil der Erfindung ist, dass der Grundkörper in beliebiger Länge montierbar ist, so dass in einer Reihe von 1 m bis 1000 m, je nach Standort verschiedene und nicht nur geradlinig ausgeführte Solarfelder entstehen können. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranlage dargestellt. Die Basis der Steueranlage besteht aus einem Grundkörper 1 mit einem integriertem Kabelkanal 2 mit Montagedeckel aus verzinktem Stahlblech, wobei je nach Größe der Anlage Verstärkungssicken 3 eingebracht sind. Der Grundkörper 1 wird durch beidseitig in bestimmten Abständen angebrachten Füßen 4 aus rollgeformten Stahlblech gehalten. Im Grundkörper 1 sind in vorgesehenen Abständen senkrecht Achskörper 5 eingelassen und mit Halteklammern 6 fest mit dem Grundkörper 1 verbunden. Durch den Achskörper wird, eine Hohlwelle 7, welche oben durch ein Schrägrollenlager 8 und unten durch ein Kugellager 9 drehbar gelagert ist, geführt. Der aus dem oberen Ende des Achskörpers 5 herausragende Teil der Hohlwelle 7 ist fest mit Tragarmen 10 verbunden. In die am vorderen Ende gekröpften Tragarme 10 sind Bohrungen 11 eingearbeitet, in welche Laschen 12 über eine Verbindungswellen 13 drehbar gelagert eingreifen. Die Laschen 12 sind an ihren Außenseiten mit einer Traverse 14 für eine vorgesehene Kollektorenaufnahme fest verbunden. Auf dem an unteren Ende des Achskörpers 5 herausragende Überstand der Hohlwelle 7 ist ein entsprechend ausgestaltetes Antriebsrad aufgebracht, welches von einem Übertragungselement 16 wie einem Drahtseil, einer Kette oder einem Zahnriemen umspannt wird und die Verbindung über Spannrollen 17 zu allen anzu-The invention makes it possible for the base body and the feet to be made from roll-formed sheet steel with reinforcing beads. This results in a closed support profile with an integrated cable duct with mounting cover. The entire mechanism is thus protected against environmental influences. The most important advantage of the invention is that the base body can be mounted in any length, so that different solar fields and not just straight ones can be created in a row from 1 m to 1000 m, depending on the location. The drawing shows an embodiment of the control system according to the invention. The basis of the control system consists of a base body 1 with an integrated cable duct 2 with mounting cover made of galvanized sheet steel, with reinforcing beads 3 being introduced depending on the size of the system. The base body 1 is held by feet 4 made of roll-formed sheet steel that are attached at specific intervals on both sides. Axle bodies 5 are embedded vertically in the base body 1 at specified intervals and are firmly connected to the base body 1 with holding clamps 6. A hollow shaft 7 is guided through the axle body, which is rotatably supported at the top by an angular contact roller bearing 8 and at the bottom by a ball bearing 9. The part of the hollow shaft 7 protruding from the upper end of the axle body 5 is firmly connected to support arms 10. Holes 11 are machined into the support arms 10, which are cranked at the front end, into which lugs 12 engage in a rotatable manner via a connecting shaft 13. The lugs 12 are firmly connected on their outer sides to a cross member 14 for a designated collector holder. A suitably designed drive wheel is mounted on the protrusion of the hollow shaft 7 protruding at the lower end of the axle body 5, which is encircled by a transmission element 16 such as a wire rope, a chain or a toothed belt and the connection via tension rollers 17 to all the

steuernden Traversen 14 für Kollektoren herstellt. Um die Traverse 14 in der Regel zwischen 0° bis 90°, je nach Sonnenstand bewegen zu können ist die Traverse 14 mittig und oberhalb der Verbindungswelle 13 mit einem Stößelaufnahmeblechcontrolling traverses 14 for collectors. In order to be able to move the traverse 14 generally between 0° and 90°, depending on the position of the sun, the traverse 14 is mounted centrally and above the connecting shaft 13 with a tappet support plate

18 verbunden, welches am unteren Ende mit einer Tastarmhohlstößelwelle 19, welche durch die Hohlwelle 7 hindurchgeführt wird und die Verbindung zu einem an unteren Ende der Tastarmhohlstößelwelle 19 angebrachten Tastfinger 20, hergestellt. Der Tastfinger 20 gleitet über einen entsprechend winklig im Grundkörper 1 eingesetzten Sonnanbahnlaufring 21 zur Erreichung der genannten Winkelstellung. Die Tastarmhohlstößelwelle18, which is connected at the lower end to a probe arm hollow tappet shaft 19, which is guided through the hollow shaft 7 and the connection to a probe finger 20 attached to the lower end of the probe arm hollow tappet shaft 19. The probe finger 20 slides over a Sonnan track race 21 inserted at an appropriate angle in the base body 1 to achieve the mentioned angular position. The probe arm hollow tappet shaft

19 ist gleichzeitig als Stromkabelführung 22 nutzbar. Zur Vermeidung von Witterungseinflüssen ist die aus der Hohlwelle herausfahrbare Tastarmhohlstößelwelle 19 mit einer Schutzhülle 23 versehen. Ein mit dem Übertragungselement 16 (Seil, Kette, Zahnriemen) integrierter Getriebemotor 24 übernimmt so den möglichen Antrieb von bis zu Einhundert Kollektoren. Durch eine Elektroniksonnenuhr, die mit einer Fotozelle gekoppelt ist, wird der Getriebemotor 24 angesteuert, so dass die vollautomatische Nachführung der Sonne gewährleistet ist. Außerdem besteht die Möglichkeit durch einen Windwächter bei Bedarf die Anlage auf Sturmstellung umzuschalten.19 can also be used as a power cable guide 22. To avoid weather influences, the hollow tappet shaft 19, which can be extended from the hollow shaft, is provided with a protective cover 23. A gear motor 24 integrated with the transmission element 16 (cable, chain, toothed belt) can thus drive up to one hundred collectors. The gear motor 24 is controlled by an electronic sundial, which is coupled to a photocell, so that fully automatic tracking of the sun is guaranteed. It is also possible to switch the system to storm mode if necessary using a wind monitor.

BezugszeichenReference symbols

11 GrundkörperBase body 22 KabelkanalCabel Canal 33 VerstärkungssickenReinforcing beads 44 FüßeFeet 5 =5 = AchskörperAxle body 66 HalteklammerRetaining clip HohlwelleHollow shaft 88th SchrägwellenlagerInclined shaft bearing 99 Kugellagerball-bearing 1010 TragarmBeam 1111 BohrungenDrilling 1212 LaschenTabs 1313 VerbindungswelleConnecting shaft 1414 Traversetraverse 1515 Antriebsraddrive wheel 1616 ÜbertragungselementTransmission element 1717 SpannrollenTension pulleys 1818 StoßelaufnahmeblechTappet mounting plate 1919 TastarmhohlstößelwelleProbe arm hollow tappet shaft 2020 TastfingerTouch finger 2121 SonnenlaufbahnringSun orbit ring 2222 StromkabelführungPower cable routing 2323 SchutzhülleProtective cover 2424 GetriebemotorGear motor

Claims (9)

1. Steueranlage für Solarfelder, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Grundkörper (1) in vorgesehenen Abständen senkrecht Achskörper (5) eingelassen sind, in welchen jeweils eine Hohlwelle (7) geführt wird, wobei das obere, aus dem Achskörper (5) herausragende Teil, mit einem Tragarm (10) verbunden ist und am unteren Ende des aus dem Achskörper (5) herausragenden Überstandes der Hohlwelle (7) ein entsprechend ausgestaltetes Antriebsrad (15) aufgebracht ist, welches von einem Übertragungselement (16) umspannt ist, welches die Übertragung zu allen anzusteuernden Traversen (14) übernimmt, wobei die Gesamtanlage von einem, in dieser integrierten, Getriebemotor (24) übernommen wird. 1. Control system for solar fields, characterized in that in a base body ( 1 ) vertical axle bodies ( 5 ) are embedded at predetermined intervals, in each of which a hollow shaft ( 7 ) is guided, wherein the upper part protruding from the axle body ( 5 ) is connected to a support arm ( 10 ) and at the lower end of the projection of the hollow shaft ( 7 ) protruding from the axle body ( 5 ) a correspondingly designed drive wheel ( 15 ) is attached, which is surrounded by a transmission element ( 16 ) which takes over the transmission to all the crossbeams ( 14 ) to be controlled, wherein the entire system is taken over by a gear motor ( 24 ) integrated in this. 2. Steueranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die am vorderen Ende gekröpften Tragarme (10) Bohrungen (11) aufweisen, in welche Laschen (12) über eine Verbindungswelle (13) drehbar gelagert eingreifen, wobei die Laschen (12) mit ihrer Außenseite mit einer Traverse(14) fest verbunden sind, so dass je nach Sonnenstand diese zwischen 0°-90° bewegbar ist, da sie mittig und oberhalb der Verbindungswelle (13) mit einem Stößelaufnahmeblech (18) verbunden ist, welches am unteren Ende mit einer Tastarmhohlstößelwelle (19), welche durch die Hohlwelle (7) hindurch geführt wird und so die Verbindung zu einem am unteren Ende der Tastarmhohlstößelwelle (19) angebrachten Tastfinger (20) herstellt. 2. Control system according to claim 1, characterized in that the support arms ( 10 ) which are cranked at the front end have bores ( 11 ) into which lugs ( 12 ) engage in a rotatable manner via a connecting shaft ( 13 ), the lugs ( 12 ) being firmly connected with their outside to a cross member ( 14 ) so that, depending on the position of the sun, this can be moved between 0°-90°, since it is connected centrally and above the connecting shaft ( 13 ) to a tappet receiving plate ( 18 ) which is connected at the lower end to a probe arm hollow tappet shaft ( 19 ) which is guided through the hollow shaft ( 7 ) and thus establishes the connection to a probe finger ( 20 ) attached to the lower end of the probe arm hollow tappet shaft ( 19 ). 3. Steueranlage nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Tastarmhohlstößelwelle (19) verbundene Tastfinger (20) über einen im Grundkörper (1) eingesetzten, mit einer entsprechenden Steigung versehenen Sonnenbahnlaufring (21) zur Erreichung der Winkelstellung der Traverse (14) gleitet, wobei die Tastarmhohlstößelwelle (19) auch durch andere geeignete Mittel wie einen Zahnstangenmotor oder einen Gewindemotor verstellbar ist. 3. Control system according to claim 1 and 2, characterized in that the sensing finger ( 20 ) connected to the probe arm hollow tappet shaft ( 19 ) slides over a sun track race ( 21 ) inserted in the base body ( 1 ) and provided with a corresponding pitch to achieve the angular position of the cross member ( 14 ), wherein the probe arm hollow tappet shaft ( 19 ) can also be adjusted by other suitable means such as a rack and pinion motor or a threaded motor. 4. Steueranlage nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der die Gesamtsteuerung der Anlage auslösende Getriebemotor (24) durch eine Elektroniksonnenuhr, die mit einer Fotozelle gekoppelt ist angesteuert wird. 4. Control system according to claims 1 to 3, characterized in that the gear motor ( 24 ) triggering the overall control of the system is controlled by an electronic sundial which is coupled to a photocell. 5. Steueranlage nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1), entsprechend der statischen Ansprüche, mit Verstärkungssicken (3) ausgerüstet ist und einen integrierten Kabelkanal (2) enthält sowie beidseitig durch in bestimmten Abständen angebrachte Füße (4) gehalten wird. 5. Control system according to the preceding claims, characterized in that the base body ( 1 ), in accordance with the static requirements, is equipped with reinforcing beads ( 3 ) and contains an integrated cable duct ( 2 ) and is held on both sides by feet ( 4 ) attached at certain intervals. 6. Steueranlage nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die im Grundkörper (1) senkrecht eingelassenen Achskörper (5) mit dem Grundkörper (1) mit Halteklammern (6) fest verbunden sind. 6. Control system according to the preceding claims, characterized in that the axle bodies ( 5 ) embedded vertically in the base body ( 1 ) are firmly connected to the base body ( 1 ) by means of retaining clips ( 6 ). 7. Steueranlage nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Achskörper (5) geführte Hohlwelle (7) oben durch ein Schrägrollenlager (8) und unten durch ein Kugellager (9) gestützt ist. 7. Control system according to the preceding claims, characterized in that the hollow shaft ( 7 ) guided through the axle body ( 5 ) is supported at the top by an inclined roller bearing ( 8 ) and at the bottom by a ball bearing ( 9 ). 8. Steueranlage nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Tastarmhohlstößelwelle (19) gleichzeitig als Stromkabelführung (22) nutzbar ist und mit einer Schutzhülle (23) versehen ist. 8. Control system according to the preceding claims, characterized in that the probe arm hollow tappet shaft ( 19 ) can simultaneously be used as a power cable guide ( 22 ) and is provided with a protective cover ( 23 ). 9. Steueranlage nach vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (15) je nach Übertragungselement entsprechend ausgeformt ist. 9. Control system according to preceding claims, characterized in that the drive wheel ( 15 ) is shaped accordingly depending on the transmission element.
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