ES1179408U - One-axis long-range solar tracker for parabolic trough concentration (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
Seguidor solar de un eje de gran longitud para concentración cilindro parabólica. Large-axis solar tracker for parabolic trough concentration.
Sector de la técnica 5 Technical sector 5
La presente invención pertenece al sector de las energías renovables, concretamente a la energía solar. Su aplicación es más interesante en la energía termo solar de concentración mediante concentrador cilindro parabólico. Aunque podría aplicarse también a la energía solar fotovoltaica. 10 The present invention belongs to the renewable energy sector, specifically solar energy. Its application is more interesting in thermo solar concentration energy by means of parabolic trough concentrator. Although it could also be applied to photovoltaic solar energy. 10
El objeto de esta invención es un sistema para minimizar el número de concentradores (seguidor solar) a partir de hacer que los seguidores sean muy largos. Con esto se evita muchas de las uniones articuladas de los tubos captadores que hay entre seguidor y seguidor. 15 The object of this invention is a system to minimize the number of concentrators (solar tracker) from making the followers very long. This avoids many of the articulated joints of the pickup tubes between follower and follower. fifteen
Antecedentes de la invención Background of the invention
Las plantas solares de concentración solar con concentradores cilindro parabólicos, tienen un tubo en la línea focal de la parábola de espejo, donde se concentra la energía 20 del Sol captada en los espejos. Dentro de este tubo circula el fluido caliente portante de la energía. Al final de cada concentrador se debe usar un complejo sistema articulado para unir los tubos de un concentrador hasta el siguiente. Aparte del coste de este sistema articulado, hay la posibilidad de fugas de fluido y también hay pérdidas caloríficas. Evitar al máximo el número de uniones articuladas es uno de los objetivos de una planta de este 25 tipo. Solar concentrating solar plants with parabolic trough concentrators have a tube in the focal line of the mirror parabola, where the energy of the Sun captured in the mirrors is concentrated. Within this tube circulates the hot fluid carrying the energy. At the end of each concentrator a complex articulated system must be used to join the tubes of one concentrator to the next. Apart from the cost of this articulated system, there is the possibility of fluid leaks and there are also heat losses. To avoid the maximum number of articulated joints is one of the objectives of a plant of this type.
Para lograr esto, se han hecho hasta el momento, concentradores muy largos, pero con la limitación de que al tener sólo un punto donde se aplica el movimiento, la longitud debe limitarse, para no tener que hacer estructuras súper-resistentes debido al momento que le 30 aplica la fuerza del viento a lo largo de todos los espejos. To achieve this, very long concentrators have been made so far, but with the limitation that by having only one point where the movement is applied, the length must be limited, so as not to have to make super-resistant structures due to the moment that 30 applies the force of the wind along all the mirrors.
El sistema motriz que se usa actualmente para mover el seguidor con precisión hacia la dirección del Sol es mediante la combinación de dos cilindros hidráulicos, puestos al centro de toda la longitud del seguidor. 35 The driving system that is currently used to move the tracker precisely towards the direction of the Sun is by combining two hydraulic cylinders, placed at the center of the entire length of the tracker. 35
Este sistema hace muy complicado que un seguidor tenga más de un punto motriz ya que si uno va a más velocidad que el otro las tensiones pueden romper la estructura. This system makes it very difficult for a follower to have more than one driving point since if one goes faster than the other, tensions can break the structure.
Explicación de la invención 40 Explanation of the invention 40
El invento reivindicado es un sistema de seguimiento solar a un eje para soportar espejos de forma parabólica que concentran la energía del Sol hacia un tubo. The claimed invention is a single-axis solar tracking system to support parabolic mirrors that concentrate the Sun's energy towards a tube.
Para soportar toda la parte móvil hay los pies o columnas, atornillados encima de una 45 cimentación de hormigón. El número de estas columnas es variable en función de la separación entre ellas y de la longitud que se le quiera dar al seguidor solar. To support the entire moving part there are feet or columns, screwed on top of a concrete foundation. The number of these columns is variable depending on the separation between them and the length you want to give the solar tracker.
Encima de cada columna hay un buje donde se une la estructura de soporte central. Above each column is a bushing where the central support structure joins.
50 fifty
Esta estructura está unida a dos bujes, o sea entre columna y columna. La estructura puede ser de tubo, de celosía, etc. This structure is linked to two bushings, that is, between column and column. The structure can be tube, lattice, etc.
El número de estructuras es igual al número de columnas menos uno. The number of structures is equal to the number of columns minus one.
5 5
Encima de las estructuras de soporte central hay fijadas las costillas de soporte de los espejos parabólicos. Estas costillas deben tener una forma que se aproxime a la parábola para adaptarse fácilmente a los espejos. Above the central support structures, the support ribs of the parabolic mirrors are fixed. These ribs should have a shape that approximates the parabola to easily adapt to the mirrors.
También encima de algunos puntos concretos de esta estructura irá el soporte del tubo 10 colector que pasará por el eje de la parábola. Also on some concrete points of this structure will be the support of the collecting tube 10 that will pass through the axis of the parabola.
Las columnas que se han mencionado, están puestas alineadas en la dirección norte-sur de forma que si se gira toda la estructura sujeta a los bujes, estará enfocando al este, al cenit y al oeste. 15 The columns that have been mentioned, are aligned in the north-south direction so that if the entire structure attached to the bushings is turned, it will be facing east, zenith and west. fifteen
Para poder mover la estructura habrá el sistema motriz, formado por varios puntos de empuje. Cada uno de ellos estará formado principalmente por un motor eléctrico y su reducción. Este motorreductor, mediante cadena, mediante sinfín o mediante cualquier otro sistema de transmisión va a girar el seguidor según se le ordene el sistema de 20 control. Este sistema de control puede ser de bucle abierto (por reloj astronómico), bucle cerrado (por sonda solar) o mixto. In order to move the structure there will be the driving system, formed by several thrust points. Each of them will consist mainly of an electric motor and its reduction. This gearmotor, by chain, by auger or by any other transmission system will rotate the follower as ordered by the control system. This control system can be open loop (by astronomical clock), closed loop (by solar probe) or mixed.
La característica principal de la invención es que hay varios puntos motrices. Cada 2, 3, 4 o más columnas, hay un sistema como el descrito anteriormente de forma que se mueven 25 simultáneamente cuando el seguidor solar se debe mover. The main feature of the invention is that there are several driving points. Every 2, 3, 4 or more columns, there is a system like the one described above so that they move simultaneously when the solar tracker must move.
Al haber múltiples puntos motrices permite que el seguidor tenga una gran longitud, ahorrando de esta manera, varios sistemas articulados del tubo colector entre seguidor y seguidor. 30 Having multiple driving points allows the follower to have a great length, thus saving several articulated systems of the collector tube between follower and follower. 30
Al utilizar motores eléctricos, con su flexibilidad de par-velocidad nos permite fácilmente que todo el seguidor gire al unísono sin peligro de que se rompa o doble ninguna estructura. When using electric motors, with its flexibility of par-speed it allows us easily that the whole follower turns in unison without danger of breaking or bending any structure.
35 35
Para controlar todo el seguidor debe haber un control central y un control esclavo para cada motor. To control the entire follower there must be a central control and a slave control for each motor.
Descripción de los dibujos Description of the drawings
40 40
La figura 1 muestra el seguidor de perfil. Sólo se muestra una parte ya que el seguidor se puede hacer tan largo como se quiera. Se observan 3 columnas, la que está en el centro no tiene grupo motriz y las otras dos sí. Figure 1 shows the profile follower. Only one part is shown as the follower can be made as long as desired. 3 columns are observed, the one in the center has no driving group and the other two do.
La figura 2 muestra lo mismo, en planta. 45 Figure 2 shows the same, in plan. Four. Five
La figura 3 Muestra el alzado. Figure 3 shows the elevation.
La figura 4 muestra la vista isométrica de esta parte. Figure 4 shows the isometric view of this part.
50 fifty
En estas primeras 4 figuras, se muestra el seguidor solar con las costillas de soporte de los espejos y con las barras de soporte del tubo colector. In these first 4 figures, the solar tracker is shown with the support ribs of the mirrors and with the support bars of the collecting tube.
En las siguientes figuras se muestra sin costillas ni barras de soporte para que se puedan ver mejor los mecanismos. 5 The following figures show no ribs or support bars so that the mechanisms can be better seen. 5
La figura 5 muestra lo mismo que la figura 4 pero sin costillas ni barras de soporte. Figure 5 shows the same as Figure 4 but without ribs or support bars.
La figura 6 muestra el detalle del grupo motriz Figure 6 shows the detail of the drive group
10 10
La figura 7 muestra principalmente el eje donde se sujetan las estructuras. Figure 7 shows mainly the axis where the structures are attached.
Realización preferente de la invención Preferred Embodiment of the Invention
El pie o columna (1), como muestra la figura 1 y 3, están sujetos al suelo a partir de 15 espárragos que salen de la cimentación de hormigón. La distancia entre las columnas es de 12300 mm. La columna tiene una altura hasta el eje de 3200 mm y una anchura de base de 1500 mm. Está hecha de dos perfiles UPN-100 y refuerzos de tubo cuadrado de 30x30x2. The foot or column (1), as shown in Figures 1 and 3, are attached to the ground from 15 studs that leave the concrete foundation. The distance between the columns is 12300 mm. The column has a height up to the axis of 3200 mm and a base width of 1500 mm. It is made of two UPN-100 profiles and 30x30x2 square tube reinforcements.
20 twenty
Un número seguido de columnas que sería factible es el de 41, lo que soportarían 40 conjuntos de estructura de soporte (2). A number followed by columns that would be feasible is that of 41, which would support 40 sets of support structure (2).
Cada conjunto de estructura (2), se compone de 4 tubos de 60x60x2 de 12000 mm, la anchura es de 1200 x 1200 mm y habrá, soldados, todos los refuerzos necesarios para 25 que completen toda la longitud y estén a 60 grados entre ellos. En los extremos se suelda 4 tubos de 60x60x2 haciendo un marco y las planchas donde se atornillarán los bujes (8), (9) y (10). Each set of structure (2), consists of 4 tubes of 60x60x2 of 12000 mm, the width is 1200 x 1200 mm and there will be, welded, all the necessary reinforcements for 25 that complete the entire length and are 60 degrees between them . At the ends 4 tubes of 60x60x2 are welded making a frame and the plates where the bushings (8), (9) and (10) will be screwed.
Así pues, con estas 40 estructuras y 41 columnas, el seguidor tendrá un total de 492 30 metros de longitud. Thus, with these 40 structures and 41 columns, the follower will have a total of 492 30 meters in length.
Cada dos columnas hay un conjunto motor (5) con su reducción que hace girar un sinfín (6) que engrana a una corona dentada (7) de 3000 mm de diámetro primitivo, con dientes de módulo 10 y un ángulo total de movimiento de 200º. El último diente en cada extremo 35 está tapado para evitar que por accidente pueda salir la corona del sinfín. Every two columns there is a motor assembly (5) with its reduction that rotates an auger (6) that meshes a toothed crown (7) of 3000 mm of primitive diameter, with teeth of module 10 and a total angle of movement of 200º . The last tooth at each end 35 is covered to prevent the crown of the auger from accidentally coming out.
Así pues, en este caso habría 20 conjuntos motor, en total. So, in this case there would be 20 engine sets, in total.
Encima de cada estructura de soporte habrá 32 costillas (3), 16 en cada lado, que están 40 para soportar los espejos parabólicos. Esta superficie parabólica obedece a la ecuación, usando como unidad los milímetros: Above each support structure there will be 32 ribs (3), 16 on each side, which are 40 to support the parabolic mirrors. This parabolic surface obeys the equation, using millimeters as a unit:
y = 0,0001354263x2 y = 0.0001354263x2
45 Four. Five
siendo la línea focal x = 0 y y = 1846 mm. the focal line being x = 0 and y = 1846 mm.
Los límites de la parábola serán x = -2900 mm y x = 2900 mm, o sea una anchura total de 5800 mm. The limits of the parabola will be x = -2900 mm and x = 2900 mm, that is a total width of 5800 mm.
50 fifty
El tubo colector, que pasa por la línea focal, está sujeto por 4 conjuntos de tubos (4) en cada estructura de soporte. (No se detalla la pieza de sujeción). The collecting tube, which passes through the focal line, is held by 4 sets of tubes (4) in each support structure. (The clamping piece is not detailed).
Los bujes están formados por el eje (8), las planchas de soporte (9) y la abrazadera superior (10) que impide que se salga. En el interior de la abrazadera hay un cojinete de 5 fricción de 180 mm de diámetro interior, 185 mm de diámetro exterior y 100 mm de ancho. The bushings are formed by the shaft (8), the support plates (9) and the upper clamp (10) that prevents it from coming out. Inside the clamp there is a bearing of 5 friction of 180 mm inside diameter, 185 mm outside diameter and 100 mm wide.
El control del sistema se hace a partir de un máster que controla el conjunto, con un inclinómetro y una sonda solar, haciendo así un sistema mixto de bucle abierto y cerrado. 10 El inclinómetro, mediante cálculo de la posición del Sol en cada momento, pone el seguidor en la posición aproximada y la sonda corrige la posición para conseguir una precisión de ±0,1º. The control of the system is made from a master that controls the whole, with an inclinometer and a solar probe, thus making a mixed system of open and closed loop. 10 The inclinometer, by calculating the position of the Sun at each moment, puts the follower in the approximate position and the probe corrects the position to achieve an accuracy of ± 0.1º.
Cada sistema esclavo tiene una electrónica que controla un sistema motor con también 15 un inclinómetro y una sonda solar. Each slave system has an electronics that controls a motor system with an inclinometer and a solar probe.
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