Vorrichtung, insbesondere Heliostat oder Photovoltaikeinrichtung
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.
Aus der DE 202007008539 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 Trag-
rahmen um eine Elevationsachse schwenkbar ist und die Trägervorrichtung 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.
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.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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 hydrauli-
sehen 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.
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.
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 ein-
zelne 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 Antriebsund 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.
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.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an dem festen Gehäuse oder an dem abnehmbaren Wandelement des Gehäuses 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.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsrad eine hohle Drehachse aufweist. Dadurch können in dem Ständer heraufgeführte elektrische und/oder hydraulische Anschlussleitungen durch das fest am Drehbalken angeordnete Antriebsrad hindurchgeführt sowie eine vollständige und integrierte Versorgung der hydraulischen elektrischen Antriebssteuerung geschaffen werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Drehlager am Drehbalken vormontiert angeordnet und insbesondere das Drehlager spielfrei zur Montage auf dem Ständer vorgespannt eingestellt ist. Dadurch kann eine komplette Funktionseinheit ausgebildet werden, welche zumindest aus dem Drehbalken mit einem daran angeordneten Drehlager besteht, so dass schon bei der Montage des Drehlagers an dem Gehäuse des Drehbalkens in der Fabrikationsstätte das Drehlager spielfrei einjustiert werden kann. Somit ist eine solche Feinjustierung oder spielfreie Einstellung vor Ort nicht mehr notwendig, wodurch die Montagezeit erheblich verkürzt und eine höhere Genauigkeit bei der Führung der Reflektoren erzielt wird.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Drehbalken mit dem vormontierten Drehlager in den Ständer einsetzbar und durch zumindest ein Befestigungselement fixierbar ist. Hierbei handelt es sich um eine einfach durchzuführende Montage, das heißt, dass nach dem Einsetzen des Drehlagers in den Ständer beziehungsweise das Pylonenrohr lediglich Befestigungsschrauben oder dergleichen anzuziehen sind, um die Montage des Drehbalkens zum Ständer fertigzustellen und zu sichern.
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.
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 einem 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.
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.
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 Ansteue- rung der Drehbewegung auswirkt.
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.
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 Elevations- achse 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.
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:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Heliostaten in einer Ruhelage,
Figur 2 eine schematisch vergrößerte Ansicht einer am Heliostaten angeordneten Trägervorrichtung in einer Arbeitsposition,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines Drehbalkens der Trägervorrichtung,
Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines Drehlagers und
Figur 5 eine schematische Darstellung einer alternativen Anordnung der Hubzylinder im Drehbalken.
In Figur 1 und 2 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 als Heliostat dargestellt. Diese Vorrichtung 11 um- fasst 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 Tragrahmen 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 So- lar-Turmkraftwerk zu ermöglichen. In Figur 1 ist eine Ruhelage der Trägervorrichtung 14 dargestellt. Die Figur 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.
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 Figur 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 Vorrichtungenl 1 die hydraulischen Anschlussleitungen 24 unterirdisch verlegt und im Inneren des Ständers 12 der Vorrichtung 11 geführt.
In Figur 3 ist eine schematische Schnittdarstellung des Drehbalkens 18 gemäß Figur 2 in einer Draufsicht dargestellt.
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.
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.
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.
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.
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 Figur 2 dargestellten Gebrauchslage in eine Ruhelage gemäß Figur 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.
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.
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.
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 Figur 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.
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.
In Figur 4 ist eine schematische Schnittdarstellung des Drehlagers 19 dargestellt. Der Ständer 12 nimmt ein darin eingestecktes Drehlager 19 auf, welches mit dem Gehäuse 41 des Drehbalkens 18 verbunden ist.
Diese Anordnung weist den Vorteil auf, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird, dass das Drehlager 19 an dem Gehäuse 41 vormontiert ist und anschließend nur noch in den Ständer 12 beziehungsweise das Pylonenrohr eingesteckt und fixiert werden muss, ohne dass weitere Justagearbeiten erforderlich sind. Es wird also eine montagefertige Baugruppe angeliefert.
Zur Aufnahme des Drehlagers 19 und der einzuleitenden Drehkräfte weist das Drehlager 19 eine Lagerplatte 60 auf, welche unter Zwischenschaltung einer Wand des Gehäuses 41 mit einer Grundplatte 61 zusammen wirkt und die Wand des Gehäuses 41 dazwischen liegend einspannt. An der Grundplatte 61 liegt ein Ringbund 62 auf, der vorzugsweise über eine Schraubverbindung mit einem Stützrohr 63 fest verbun-
den ist. Dieses Stützrohr 63 weist am oberen und unteren Ende jeweils ein radiales Gleitlager 64 auf, wodurch dieses Stützrohr 63 eine Hohlachse 65 schwenkbar aufnimmt. Am oberen Ende der Hohlachse 65 ist das Antriebsrad 46, welches in Form eines Zahnrades ausgebildet ist, spielfrei und drehfest befestigt. Zur Sicherung des Antriebsrades 46 ist ein Lagerabschluss 66 vorgesehen. Am gegenüberliegenden Ende der Hohlachse 65 ist ein Lagerdeckel 67 vorgesehen, der ein Basislager 71 trägt. Dieses Basislager 71 bildet zusammen mit einem Passring 72 ein Spannlager 73, wodurch aufgrund der jeweiligen Spannkegel eine radial spielfreie Einstellung zwischen dem Basislager 71 und der Hohlachse 65 ermöglicht ist. Bevorzugt ist der Passring 72 über ein weiteres Gleitlagerelement 74 zum Stützrohr 63 angeordnet. Damit am oberen und unteren Ende der Hohlachse 65 eine radiale spielfreie Einstellung ermöglicht ist, greift am oberen Ende der Hohlachse 65 ein weiteres Spannlager 73 an, welches ebenfalls aus einem Basislager 71 und einem
Passring 72 besteht. Das obere Basislager 71 weist ergänzend eine Schulter 76 auf, über welche sich das gesamte Drehlager 19 an dem Ständer 12 abstützt. Eine sich daran anschließende Umfangswand 77 des Basislagers 71 greift bündig an einer Innenwand des Ständers 12 an. Auch die Umfangswand 71 des unteren Spannlagers 73 greift an der Innenwand des Ständers 12 an.
Zur einfachen Befestigung des Drehlagers 19 an dem Ständer 12 sind beispielsweise Befestigungselemente 79 vorgesehen, welche vorzugsweise als Befestigungsschrauben ausgebildet sind, die jeweils an dem Basislager 71 angreifen und dieses zum Ständer 12 fixieren. Diese dienen zumindest als Verdrehsicherung zum Ständer 12.
Zur axialen AbStützung der Hohlachse 65 befindet sich zwischen dem oberen Basislager 71 und der Lagerplatte 60 ein Axiallager 78, welches ebenfalls als Drucklager ausgebildet ist. Ein solches Drucklager ist ebenfalls zwischen dem Antriebsrad 46 und dem Ringbund 62 beziehungsweise dem Stützrohr 63 ausgebildet.
Diese Ausgestaltung des Drehlagers 19 ermöglicht eine vollständige Montage des Drehlagers an dem Gehäuse 41 des Drehbalkens 18 und gleichzeitig vor dem Einsetzen des Drehlagers in den Ständer 12 eine Vorspannung der Spannlager 73 zur spielfreien Einstellung in die vertikale Drehachse 36. Dadurch kann eine hochpräzise Aufnahme des Drehbalkens und somit der Reflektoren erfolgen.
Ergänzend kann dem Lagerverschluss 66 zugeordnet ein Sensor 81 vorgesehen sein, der fest am Drehbalken 18 angeordnet ist und dadurch mit dem Drehbalken mitgeschwenkt wird, die Drehposition des Drehbalkens 18 zum Ständer 12 erfasst und vergleicht und an eine Steuerung weiterleitet. Bei diesem Drehlager 19 in der dargestellten Anordnung sind als drehende beziehungsweise rotierende Teile die Lagerplatte 60 und die Grundplatte 61 sowie das dazwischen eingespannte Gehäuse 41 und der Ringbund 62 als auch das Stützrohr 63 ausgebildet. Diese werden zu den weiteren feststehenden Teilen über Gleitlagerelemente geführt.
Innerhalb des Rohres 65 entlang der Drehachse 36 können elektrische und hydraulische Leitungen innerhalb des Ständers 12 in den Drehbalken 18 geschützt übergeleitet werden.
In Figur 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.
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.
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.