EP2847521A1 - Lageranordnung sowie parabolrinnenkollektor - Google Patents

Lageranordnung sowie parabolrinnenkollektor

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EP2847521A1
EP2847521A1 EP13719418.9A EP13719418A EP2847521A1 EP 2847521 A1 EP2847521 A1 EP 2847521A1 EP 13719418 A EP13719418 A EP 13719418A EP 2847521 A1 EP2847521 A1 EP 2847521A1
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EP
European Patent Office
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component
support roller
bearing
bearing arrangement
support
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13719418.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Weber
Jörg BAUER
Jürgen DONATH
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2847521A1 publication Critical patent/EP2847521A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the invention proceeds from the consideration that the Hertz's pressure can undesirably increase further with a tilting of two rolling partners depending on their profile. For example, with a tilting of cylindrical Wälzpartner each other to a one-sided increase in the Hertzian pressure.
  • tilting of the rolling partners relative to each other can not be ruled out, especially when mounting the support shaft of a parabolic trough collector via the flange disks connecting the individual pipe sections.
  • the expected due to the great length at varying temperatures differences in length can contribute to this effect.
  • the invention recognizes that the Hertzian pressure of the forming contact surface between the component and the support roller can be reduced by virtue of the fact that the lateral surface of the support roller has a convex crown in the axial direction. As a result, the pressure load is made uniform. Also, the expected maximum value of the Hertzian pressure is reduced compared to a cylindrical profile of the support roller. In addition, a spherical design of the Lateral surface a lower sensitivity of Hertz 'see pressing against tilting of Wälzpartner.
  • Figure 2 shows a sectional view of the support area of the device in the
  • the support rollers 5 attach the component 3 radially. Upon rotation about the pivot axis 2, the component 3 rolls circumferentially on the support rollers 5.
  • Each of the support rollers 5 is mounted on the support structure 6 by means of a radial sliding bearing 8.
  • the radial slide bearing 8 is in each case by a sliding bearing of the support roller 5 a bolt 9 is formed, which is firmly joined to the support structure 6.
  • Each of the support rollers 5 further comprises at both ends a collar 11. Between the coils 11, the component 3 dives with its peripheral line to the lateral surface 12 of the support roller 5 from.
  • the illustrated component 3 corresponds to a flange disc, as it connects two pipe sections 27, 28 of a support shaft 30 of a parabolic trough collector 26 according to FIG 4.
  • FIG 3 the sliding portion of the support roller 5 is shown on the pin 9 in a half-broken view. From the cut support roller 5 each of the two collars 11 can be seen, between which the component 3 is immersed with its peripheral side. A possible axial offset of the component 3 is indicated by arrows. To optimize the friction between the support roller 5 and the pin 9, a sliding bushing 24 is pressed into a central bore of the support roller 5.
  • axial bearing 36 At one point of the support shaft 30, this is held on an axial bearing 36.
  • the axial degree of freedom of a support roller 5 is limited by the appropriately designed support structure 6.
  • the axial bearing 36 is supported by a drive pylon 38.
  • a non-illustrated hydraulic drive is mounted, via which the support shaft 30 can be rotated controlled by a predetermined angle.

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Abstract

Es wird einer Lageranordnung (1), insbesondere zur Lagerung der Tragwelle (30) eines Parabolrinnenkollektors (26), mit einem scheiben- oder ringförmigen Bauelement (3), mit wenigstens einer das Bauelement (3) radial festlegenden Stützrolle (5), auf der das Bauelement (3) bei Drehung um eine Drehachse (2) umfangsseitig abrollt, und mit einer Tragkonstruktion (6), an der die Stützrolle (5) mittels eines radialen Gleitlagers (8) gelagert ist, angegeben. Dabei ist vorgesehen, dass die das Bauelement (3) aufnehmende Mantelfläche (12) der Stützrolle (5) in axialer Richtung eine konvexe Balligkeit aufweist. Weiter wird eine auf einer Mehrzahl derartiger Lageranordnungen (1) gelagerter Parabolrinnenkollektor (26) angegeben.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Lageranordnung sowie Parabolrinnenkollektor Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, insbesondere zur Lagerung der Tragwelle eines Parabo Irinnenkollektors, mit einem Scheiben- oder ringförmigen Bauelement, mit wenigstens einer das Bauelement radial festlegenden Stützrolle, auf der das Bauelement bei Drehung um eine Drehachse umfangsseitig abrollt, und mit einer Lagerkonstruktion, an der die Stützrolle mittels eines radialen Gleitlagers gelagert ist. Die Erfindung betrifft weiter einen Parabolrinnen-kollektor mit einer Anzahl von Kollektorelementen, die ent- lang einer aus einzelnen Rohrabschnitten zusammengesetzten Tragwelle angeordnet sind, wobei die Rohrabschnitte jeweils über eine Flanschscheibe zusammengefügt sind, und wobei die Tragwelle mit der jeweiligen Flanschscheibe als Bauelement in einer Mehrzahl der vorgenannten Lageranordnungen gelagert ist. Hintergrund der Erfindung
Eine Lageranordnung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der nachveröffentlichten DE 10 2011 082 681.5 bekannt. Durch die Kombination eines radialen Wälzlagers, wobei das Bauelement und die Stützrolle die Wälzpartner sind, mit einem ra- dialen Gleitlager, wobei die Stützrolle und ein Lagerelement der Tragkonstruktion die Gleitpartner sind, wird beim Verstellen eines insbesondere schweren Bauelements das für den Übergang von Haftreibung in die Gleitreibung notwendige Losbrechmoment und das zur Drehung erforderliche Drehmoment gegenüber einem reinen Gleitlager verringert. Die Stützrolle bildet hierbei eine Getriebestufe, wobei die erforderlichen Momente um einen Faktor reduziert werden, der dem Verhältnis aus Innendurchmesser zu Außendurchmesser der Stützrolle entspricht. Bei einem Parabolrinnenkollektor ist es aus dem genannten Stand der Technik weiter bekannt, die Tragwelle (auch Torsionsrohr genannt) der Kollektorelemente über mehrere voneinander beabstandete Lageranordnungen der vorbeschriebenen Art zu lagern. Die Tragwelle setzt sich hierbei aus einer Mehrzahl aneinander gefügter einzelner Rohrab- schnitte zusammen. Die Gesamtlänge der Tragwelle kann bis über 100 m betragen. Durch Drehung der Tragwelle müssen die Kollektorelemente über die gesamte Baulänge möglichst exakt zum jeweiligen Sonnenstand ausgerichtet werden, um eine optimale Fokussierung des Sonnenlichts auf einen Absorber zu erreichen. Ist die Gleitreibung oder das Losbrechmoment in den einzelnen Lageranordnungen zu groß, kommt es über die Baulänge der Tragwelle zu einer unerwünschten Verwindung und damit nur zu einer suboptimalen Ausrichtung der Kollektorelemente, was den Wirkungsgrad des Parabol- rinnenkollektors verschlechtert.
Gemäß Stand der Technik sind die die einzelnen Rohrabschnitte verbindenden Flanschscheiben jeweils als Bauelement in der Lageranordnung radial gelagert. Durch die Kombination aus Wälzlager und Gleitlager gelingt es, das Losbrechmoment sowie das zur Drehbewegung notwendige Drehmoment zu verringern. Zusätzlich ist den jeweils vorgesehenen Lageranordnungen ein Ultraschallaktor zugewiesen, der zur weiteren Reduzierung der Gleitreibung und/oder des Losbrechmoments die Lagerflächen in Vibra- tionen versetzt. Bei einem Parabolrinnen-Kraftwerk mit einer Vielzahl von Parabolrin- nenkollektoren, die ihrerseits an einer Vielzahl von Lageranordnungen gelagert sind, erhöhen solche zusätzlichen Ultraschallaktoren zum einen die Kosten der Gesamtanlage und zum anderen durch den erhöhten Energiebedarf die Betriebskosten insgesamt. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die bei gleicher Eignung möglichst kostengünstig ist, und die während ihres Betriebs möglichst niedrige Betriebskosten aufweist. Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Parabolrinnenkollektor anzugeben, der mit möglichst niedrigen Kosten betrieben werden kann. Lösung der Aufgabe
Die erstgenannte Aufgabe wird für eine Lageranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die das Bauelement aufnehmende Mantelfläche der Stützrolle in axialer Richtung eine konvexe Balligkeit aufweist.
Die Erfindung geht dabei in einem ersten Schritt von der Erkenntnis aus, dass sich bei der Berührung zweier realer Körper nicht die aufgrund ihrer jeweiligen Form zu erwartende Kontaktlinie oder Kontaktfiäche einstellt, sondern durch eine mechanische Verformung eine abweichende Kontaktfiäche bestimmter geometrischer Form resultiert. Die Form einer realen Kontaktfiäche lässt sich nach der Hertz 'sehen Theorie ermitteln. Der innerhalb der realen Kontaktfiäche resultierende höchste Druck wird auch als Hertz 'sehe Pressung bezeichnet. Eine erhöhte Hertz 'sehe Pressung führt zu einem erhöhten Verschleiß. Zudem ist hierdurch das Losbrechmoment und die Gleitreibung im Gleitlager der Stützrolle erhöht.
In einem zweiten Schritt geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass sich die Hertz 'sehe Pressung bei einer Verkippung zweier Wälzpartner zueinander abhängig von deren Profil unerwünscht weiter erhöhen kann. Beispielsweise kommt es bei einer Verkippung zylindrischer Wälzpartner zueinander zu einer einseitigen Überhöhung der Hertz'schen Pressung. Insbesondere bei der Lagerung der Tragwelle eines Parabolrin- nenkollektors über die die einzelnen Rohrabschnitte miteinander verbindenden Flanschscheiben kann eine Verkippung der Wälzpartner zueinander jedoch nicht ausgeschlossen werden. Insbesondere die aufgrund der großen Baulänge bei schwankenden Temperaturen zu erwartenden Längendifferenzen können zu diesem Effekt beitragen.
In einem dritten Schritt schließlich erkennt die Erfindung, dass die Hertz'sche Pressung der sich ausbildenden Kontaktfiäche zwischen dem Bauelement und der Stützrolle dadurch verringert werden kann, dass die Mantelfläche der Stützrolle in axialer Richtung eine konvexe Balligkeit aufweist. Hierdurch wird die Druckbelastung vergleichmäßigt. Auch der zu erwartende Maximalwert der Hertz'schen Pressung wird gegenüber einem zylindrischen Profil der Stützrolle verringert. Zudem zeigt eine ballige Ausgestaltung der Mantelfläche eine geringere Empfindlichkeit der Hertz 'sehen Pressung gegenüber einer Verkippung der Wälzpartner.
Die Erfindung ermöglicht es insbesondere bei der Lagerung schwerer Bauelemente das Losbrechmoment und die Reibung in der Lageranordnung weiter zu verringern. Untersuchungen haben ergeben, dass insbesondere bei der Lagerung der Tragwelle eines Parabolrinnenkollektors mit einer ballig ausgestalteten Mantelfläche der Stützrolle auf einen Ultraschallaktor zum Erzeugen von das Losbrechmoment und die Reibung verringernden Vibrationen verzichtet werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Bauelement durch zwei voneinander senkrecht zur Drehachse beabstandete Stützrollen gelagert. Bei dieser Ausgestaltung ist das Bauelement insbesondere zwei seitlichen Stützrollen aufgelegt, die sich das Gewicht teilen. Dabei taucht das Bauelement abhängig vom Abstand der Stützrollen unter- schiedlich tief zwischen diese ein. Die seitliche Stabilität der Lageranordnung kann über die Wahl des Abstands zwischen den Stützrollen entsprechend bedarfsgerecht ausgelegt werden.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist die Mantelfläche der oder jeder Stützrolle axial beidendseitig durch einen umlaufenden Bund begrenzt. Dabei wird insbesondere Bezug darauf genommen, dass die Lageranordnung einen axialen Versatz des gelagerten Bauelements aufnehmen muss, wie er bei der Lagerung der Lagerwelle eines Parabolrinnenkollektors auftritt. Ist dort beispielsweise an der Antriebsstelle die Lagerwelle axial festgelegt, so kann es am anderen Ende der Lagerwelle zu temperaturbedingten Längen- differenzen bis zu einigen 10 cm kommen. Über den beidendseitig der Stützrolle aufgebrachten Bund wird eine axiale Bewegung des Bauelements (also z.B. einer Flanschscheibe eines Parabolrinnenkollektors) von der Stützrolle aufgenommen, so dass diese gegen das Lagerelement nicht nur rotatorisch sondern in axialer Richtung auch translatorisch gleitet. Durch diese Ausgestaltung können das Wälzlager zwischen Stützrolle und Bauelement sowie das Gleitlager zwischen Stützrolle und Lagerelement bzw. Tragkonstruktion unabhängig voneinander hinsichtlich der Lauf- bzw. Gleitfiächen optimiert werden. Der jeweilige Bund an den Enden der Stützrolle ist bevorzugt in radialer Richtung nach außen betrachtet von der Mantelfläche weggeneigt. Mit anderen Worten wird der Abstand zwischen den beiden Bunden radial nach außen größer. Hierdurch kann die jeweils den axialen Anschlag für das Bauelement bildende Innenseite eines Bundes hinsichtlich der Reibung optimiert werden, da sich durch eine geneigte Ausgestaltung die Größe der Kontaktfläche zwischen Bauelement und Bund verringern lässt.
Zweckmäßigerweise ist die Stützrolle aus einem zumindest im Bereich der äußeren Mantelfläche gehärteten Metall gefertigt, dem eine chemisch angebundene Schutzschicht aufgebracht ist. Die äußere Mantelfläche der Stützrolle bildet die Lauffläche, entlang der sich das gelagerte Bauelement mit seinem Außenumfang abrollt. Durch die Härtung dieses Bereiches, gegebenenfalls einschließlich der Innenseite der endseitig angeordneten Bunde, können die Laufeigenschaften verbessert werden. Insbesondere kann durch eine Härtung sowie durch eine chemisch angebundene Korrosions- und/oder Verschleißschutzschicht die Rollreibung und die Verschleißfestigkeit erhöht werden. Als eine solche Schutzschicht hat sich insbesondere eine Schicht aus Nickel oder aus Zink-Nickel als vorteilhaft erwiesen.
Bevorzugt ist das radiale Gleitlager der Stützrolle an der Tragkonstruktion bevorzugt dadurch ausgebildet, dass die Stützrolle jeweils dreh- und axialverschiebbar auf einem an der Tragkonstruktion montierten Bolzen gelagert ist. Dabei können der Innenumfang der Stützrolle sowie die Oberfläche des Bolzens mit geeigneten Gleitschichten belegt sein, die die Gleitreibung zueinander und den Verschleiß reduzieren. In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen Stützrolle und Bolzen jeweils eine an der Stützrolle befestigte Gleitbuchse eingesetzt. Die Gleitbuchse selbst ist in einer ersten Alternative aus einem geeigneten Gleitmaterial hergestellt. In einer alternativen Ausgestaltung ist die Gleitbuchse beispielsweise aus einem Metall gefertigt, wobei am Innenmantel der Gleitbuchse ein geeignetes Gleitmaterial aufgebracht ist. Die Gleit- buchse kann über eine Presspassung in eine Zentralbohrung der Stützrolle eingesetzt sein. Die Gleitbuchse kann aber auch dort eingeklebt, eingeschweißt oder in sonstiger Art und Weise gefügt sein. Bevorzugt ist zumindest der äußere Umfangsbereich des Bauelements aus einem gehärteten Metall gefertigt, dem eine galvanisch abgeschiedene Schutzschicht aufgebracht ist. Auch hierdurch wird Bezug genommen auf die Laufeigenschaften, die das Bauele- ment gegenüber der Stützrolle aufweisen soll. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Bauelement aus Stahl gefertigt, der zumindest an der Oberseite gehärtet ist, wobei als Korrosions- und/oder Verschleißschutzschicht galvanisch an der Oberfläche eine Chromschicht abgeschieden ist. Weiter bevorzugt weist der äußere Umfangsbereich des Bauelements ein reifenähnliches Querschnittsprofil mit einer im Wesentlichen ebenen radialen Aufiagefiäche und mit zwei jeweils nach außen gewölbten axialen Seitenflächen auf. Durch diese Ausgestaltung wird im Zusammenspiel mit der konvex ausgewölbten Mantelfläche der Stützrolle eine gleichmäßige und niedrige Hertz 'sehe Pressung erzielt. Durch die gewölbten axialen Seitenflächen wird die Kontaktfiäche zu den als Axialanschlag wirkenden Innenseiten der Bunde hinsichtlich Reibung und Verschleiß optimiert.
Die zweitgenannte Aufgabe wird für einen Parabolrinnenkollektor mit einer Anzahl von Kollektorelementen, die entlang einer aus einzelnen Rohrabschnitten zusammengesetzten Tragwelle angeordnet sind, wobei die Rohrabschnitte jeweils über eine Flanschscheibe zusammengefügt sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Tragwelle mit der jeweiligen Flanschscheibe als Bauelement in einer Mehrzahl von Lageranordnungen der vorbeschriebenen Art gelagert ist. Insbesondere ist dabei wenigstens eine der Flanschscheiben zum Antrieb einer Drehbewegung axial fixiert gehalten.
Die für vorteilhafte Ausgestaltungen der Lageranordnung genannten Vorteile können hierbei sinngemäß auf den Parabolrinnenkollektor übertragen werden.
Der Antrieb der Lagerwelle ist bevorzugt mit einem axialen Festlager ausgebildet. Ein etwaiger axialer Versatz der Lagerwelle infolge von Temperaturschwankungen wird über die jeweiligen Lageranordnungen aufgenommen. Durch das aufgrund der Balligkeit der Mantelfläche der Stützrolle verringerte Losbrechmoment und die hierdurch ebenfalls verringerte Gleitreibung der Lageranordnung ist gewährleistet, dass bei einem einseitigen Antrieb der Tragwelle diese über ihre gesamte Baulänge hinweg in die gewünschte Drehlage gebracht wird, so dass die Kollektorelemente zur Fokussierung des Sonnenlichts auf den Absorber ideal dem Sonnengang nachgeführt werden können. Auf den Einsatz von teuren zusätzlichen Ultraschallaktoren, die die Gleitflächen der Lageranordnung in Vibrationen ersetzen, kann verzichtet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
FIG 1 : in dreidimensionaler Ansicht eine Lageranordnung mit einem
Bauelement, welches zwischen zwei Stützrollen gelagert ist, FIG 2: in einer Schnittansicht den Auflagebereich des Bauelements in der
Stützrolle,
FIG 3 : in einer teilweise aufgebrochenen Darstellung den Gleitbereich der
Stützrolle auf einem Bolzen und
FIG 4: schematisch einen Teilbereich eines Parabolrinnen-kollektors mit einer Lageranordnung entsprechende FIG 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In FIG 1 ist in einer dreidimensionalen Ansicht eine Lageranordnung 1 zu einer um die Drehachse 2 drehbaren Lagerung eines ringförmigen Bauelements 3 dargestellt. Das Bauelement 3 ist hierbei zwischen zwei seitlichen Stützrollen 5 aufgenommen, die ihrerseits an einer Tragkonstruktion 6 gelagert sind.
Die Stützrollen 5 legen das Bauelement 3 radial fest. Bei einer Drehung um die Dre- hachse 2 rollt sich das Bauelement 3 umfangsseitig an den Stützrollen 5 ab. Jede der Stützrollen 5 ist mittels eines radialen Gleitlagers 8 an der Tragkonstruktion 6 gelagert. Das radiale Gleitlager 8 ist hierbei jeweils durch eine Gleitlagerung der Stützrolle 5 auf einem Bolzen 9 gebildet, der fest an die Tragkonstruktion 6 gefügt ist. Jede der Stützrollen 5 umfasst weiter beidendseitig einen Bund 11. Zwischen den Bunden 11 taucht das Bauelement 3 mit seiner Umfangslinie bis zur Mantelfläche 12 der Stützrolle 5 ab. Das dargestellte Bauelement 3 entspricht einer Flanschscheibe, wie sie zwei Rohrabschnitte 27, 28 einer Tragwelle 30 eines Parabolrinnenkollektors 26 entsprechend FIG 4 verbindet.
Durch die Kombination eines Wälzlagers zwischen Bauelement 3 und Stützrolle 5 mit einem Gleitlager zwischen Stützrolle 5 und Bolzen 9 bzw. Tragkonstruktion 6 ist gegenüber einem reinen radialen Gleitlager, wobei der Umfang des Bauelements 3 auf einem Gleitblock gleitend dreht, ist das Losbrechmoment beim Übergang zwischen Haft- und Gleitreibung und die Gleitreibung als solche verringert. Ursache hierfür ist die Stützrolle 5, die über ihren Innen- und Außenumfang eine Getriebestufe darstellt.
Durch das verringerte Losbrechmoment und durch die verringerte Gleitreibung eignet sich die Lageranordnung 1 entsprechend FIG 1 insbesondere zur Lagerung von schweren drehbaren Lasten, wobei eine exakte Drehpositionierung erforderlich ist. Insbesondere bei Lagerung der Tragwelle eines Parabolrinnenkollektors wird durch derartige Lagera- nordnungen 1 sichergestellt, dass bei einem einseitigen Antrieb der Tragwelle keine Verdrehung entlang der Baulänge auftritt, so dass eine exakte Ausrichtung der Kollektorelemente ermöglicht wird.
Dadurch, dass die Stützrolle 5 gleitend auf dem Bolzen 9 geführt ist, ist in axialer Rich- tung ein translatorischer Versatz der Stützrolle 5 ermöglicht, wobei das Bauelement 3 jedoch weiterhin in radialer Richtung festgelegt bleibt. Die Lageranordnung 1 ist dadurch in der Lage, einen Axialversatz des Bauelements 3 zu übernehmen, ohne dass die Lagereigenschaften als solche verändert sind. Gerade bei der Tragwelle eines Parabolrinnenkollektors kommt es aufgrund von Temperaturschwankungen zu den genannten großen Längenänderungen, was durch die dargestellte Lageranordnung 1 kompensiert werden kann. Bei einem axialen Versatz des Bauelements 3 (also insbesondere der Flanschscheibe einer Tragwelle eines Parabolrinnenkollektors) bilden die Bunde 11 für einen Randbereich des Bauelements 3 eine axiale Anschlagfläche. Bei Anschlag des Bauelements 3 wird die jeweilige Stützrolle 5 entlang des Bolzens 9 verschoben.
In FIG 2 ist in einer Schnittansicht der Auflagebereich des Umfangs des Bauelements 3 an der Mantelfläche 12 einer Stützrolle 5 dargestellt. Man erkennt, wie der um- fangsseitige Randbereich des Bauelements 3 hierbei in den Raum zwischen den Bunden 11 eintaucht. Die Innenflächen 14 der Bunde 11 bilden für das Bauelement 3 axiale Anschlagflächen. Die Mantelfläche 12 ist in axialer Richtung konvex ballig ausgebildet. Dabei kann ein eine axiale Konturlinie der Mantelfläche 12 beschreibender Radius r konstant sein, oder aber über den Winkel φ variieren. Die Funktion der Länge des Radius r über den Winkel φ legt die axiale Konturlinie der Mantelfläche 12 eindeutig fest. Über die konvexe Balligkeit der Mantelfläche 12 wird erzielt, dass die Hertz 'sehe Pressung an der Kontaktfläche zwischen der Auflagefläche 16 des Bauelements 3 und der Mantelfläche 12 der Stützrolle 5 vergleichsweise niedrig ist und zudem einen homogenen Verlauf aufweist. Auch bei einer Verkippung des Bauelements 3 gegenüber der Stützrolle 5 wird sich die Hertz 'sehe Pressung nicht wesentlich erhöhen. Die Auflagefläche 16 des Bauelements 3 ist hierbei im Wesentlichen eben gewählt.
Die jeweils einen Axialanschlag bildenden Innenflächen 14 der Bunde 11 sind nach außen von der Mantelfläche 12 weggeneigt. Mit anderen Worten wird radial nach außen der Abstand zwischen den Flächen 14 der Bunde 11 größer. Die Neigung der Flächen 14 gegenüber der Radialrichtung ist mit dem Winkel α bezeichnet.
Der Umfangsbereich des Bauelements 3 insgesamt weist einen reifenähnlichen Querschnitt auf. Die radiale Auflagefläche 16 ist im Wesentlichen eben. Die beiden Seitenflächen 18 sind nach außen gekrümmt. Eine jeweilige radiale Konturlinie entlang einer Seitenfläche 18 des Bauelements 3 wird über den Verlauf der Länge eines Radius r über den Winkel γ beschrieben. Das Bauelement 3 ist als Flanschscheibe eines Parabolrinnenkollektors ausgebildet und aus einem Stahl gefertigt. In einem Oberflächenbereich 20 ist der Stahl gehärtet. Die Außenseite des Bauelements 3 ist im Bereich seines Umfangs mit einer galvanisch aufgebrachten Schutzschicht 18 aus Chrom versehen. Die Stützrolle 5 ist insgesamt aus einem gehärteten Stahl gefertigt. Auf der Oberfläche der Stützrolle 5 ist eine chemisch angebundene Schutzschicht 23 aus Nickel aufgebracht.
Die Wälzpartner Bauelement 3 und Stützrolle 5 sind insgesamt sowohl in ihrer geometrischen Ausgestaltung als auch in ihrer Oberflächenbeschaffenheit zu einer niedrigen Rollreibung und zu einer hohen Verschleißfestigkeit ausgestaltet. Durch die geneigten Bunde 11 und die ballig gewölbten Seitenflächen 18 werden auch im Bereich des Axialanschlags eine niedrige Reibung und eine hohe Verschleiß festigkeit erzielt.
In FIG 3 ist in einer halb aufgebrochenen Darstellung der Gleitbereich der Stützrolle 5 auf dem Bolzen 9 dargestellt. Von der aufgeschnitten Stützrolle 5 sind jeweils die beiden Bunde 11 zu erkennen, zwischen denen das Bauelement 3 mit seiner Umfangsseite eintaucht. Ein möglicher Axialversatz des Bauelements 3 ist durch Pfeile gekennzeichnet. Zur Optimierung der Reibung zwischen der Stützrolle 5 und dem Bolzen 9 ist in eine Zentralbohrung der Stützrolle 5 eine Gleitbuchse 24 eingepresst.
Für die Gleitbuchse 24 sind zwei Alternativen dargestellt. In der in FIG 3 oben gezeigten Alternative ist die Gleitbuchse 24 insgesamt aus einem Gleitmaterial 25 gefertigt. Gemäß der in FIG 3 dargestellten unteren Alternative ist die Gleitbuchse 24 aus einem Stahl gefertigt, wobei am Innenumfang ein Gleitmaterial 25 als Schicht aufgetragen ist.
Die Stützrolle 5 und der Bolzen 9 bilden für das Bauelement 3 ein radiales Gleitlager. Neben einer rotatorischen Bewegung wird über dieselben Gleitpartner auch eine translatorische Bewegung der Stützrolle 5 entlang des Bolzens 9 ermöglicht. In FIG 4 ist schematisch der Aufbau eines Parabolrinnenkollektors 26 dargestellt. Dabei umfasst der Parabolrinnenkollektor 26 eine um eine Drehachse 2 drehbare, aus einzelnen Rohrabschnitten 27, 28 zusammengesetzte Tragwelle 30. Auf der Tragwelle 30 sind entlang der gesamten Baulänge Kollektorelemente 32 montiert. Durch Drehung der Tragwelle 30 werden die Kollektorelemente 32 insgesamt einheitlich verschwenkt, so dass einfallendes Sonnenlicht jeweils auf einen Absorber gebündelt werden kann. Die einzelnen Rohrabschnitte 27, 28 der Tragwelle 30 sind miteinander jeweils über eine Flanschscheibe (vorstehend als Bauelement 3 bezeichnet) verbunden. Jede der Flanschscheiben 3 ist über eine Lageranordnung 1 entsprechend FIG 1 auf einem Pylon 35 radial mit einem axialen Freiheitsgrad gelagert. Hierdurch werden Längenänderungen der Tragwelle 30 aufgenommen.
An einer Stelle der Tragwelle 30 ist diese an einem axialen Festlager 36 gehalten. Der axiale Freiheitsgrad einer Stützrolle 5 ist hierbei durch die entsprechend ausgestaltete Tragkonstruktion 6 eingeschränkt. Das axiale Festlager 36 wird von einem Antriebspylon 38 getragen. An diesem Pylon 38 ist ein nicht näher dargestellter hydraulischer Antrieb montiert, über den sich die Tragwelle 30 um einen vorgegebenen Winkel gesteuert verdrehen lässt.
Liste der Bezugszahlen
1 Lageranordnung
2 Drehachse
3 Bauelement
5 Stützrolle
6 Tragkonstruktion
8 radiales Gleitlager
9 Bolzen
11 Bund
12 Mantelfläche
14 Flächen
16 Auflagefläche
18 Seitenfläche
20 Härtungsbereich
22 galvanische Chromschicht
23 angebundene Nickelschicht
24 Gleitbuchse
25 Gleitmaterial
26 Parabolrinnenkollektor
27 Rohrabschnitt
28 Rohrabschnitt
30 Tragwelle
32 Kollektorelement
35 Pylon
36 Festlager
38 Antriebspylon

Claims

Patentansprüche
Lageranordnung (1), insbesondere zur Lagerung der Tragwelle (39) eines ParabolrinnenkoUektors (26), mit einem Scheiben- oder ringförmigen Bauelement (3), mit wenigstens einer das Bauelement (3) radial festlegenden Stützrolle (5), auf der das Bauelement (3) bei Drehung um eine Drehachse (2) umfangsseitig abrollt, und mit einer Tragkonstruktion (6), an der die Stützrolle (5) mittels eines radialen Gleitlagers (8) gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die das Bauelement (3) aufnehmende Mantelfläche (12) der Stützrolle (5) in axialer Richtung eine konvexe Balligkeit aufweist.
2. Lageranordnung ( 1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (3) durch zwei voneinander senkrecht zur Drehachse (2) beabstandete Stützrollen (5) gelagert ist.
3. Lageranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (12) der oder jeder Stützrolle (5) axial beidendseitig durch einen umlaufenden Bund (11) begrenzt ist.
4. Lageranordnung ( 1 ) nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die axial innen liegende Fläche (14) des jeweiligen Bundes (11) radial nach außen von der Mantelfläche (12) weg geneigt ist.
5. Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrolle (5) aus einem zumindest im Bereich der Mantelfläche (12) gehärteten Metall gefertigt ist, dem eine chemisch angebundene Schutzschicht (23) aufgebracht ist.
6. Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Stützrolle (5) dreh- und axial verschiebbar auf einem an der Tragkonstruktion (6) montierten Bolzen (9) gelagert ist.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Stützrolle (5) und Bolzen (9) jeweils eine an der Stützrolle (5) befestigte Gleitbuchse (24) eingesetzt ist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der äußere Umfangsbereich des Bauelements (3) aus einem gehärteten Metall gefertigt ist, dem eine galvanisch abgeschiedene Schutzschicht (22) aufgebracht ist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Umfangsbereich des Bauelements (3) ein reifenähnliches Querschnittsprofil mit einer im Wesentlichen ebenen radialen Auflagefläche (16) und mit zwei jeweils nach außen gewölbten axialen Seitenflächen (18) aufweist.
Parabolrinnenkollektor (26) mit einer Anzahl von Kollektorelementen (32), die entlang einer aus einzelnen Rohrabschnitten (27, 28) zusammengesetzten Tragwelle (30) angeordnet sind, wobei die Rohrabschnitte (27, 28) jeweils über eine Flanschscheibe zusammengefügt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tragwelle (30) mit der jeweiligen Flanschscheibe als Bauelement (3) in einer Mehrzahl von Lageranordnungen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gelagert ist.
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