ES2732065T3 - Módulo de giro para cenitalmente orientar paneles solares - Google Patents

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ES2732065T3 ES11870695T ES11870695T ES2732065T3 ES 2732065 T3 ES2732065 T3 ES 2732065T3 ES 11870695 T ES11870695 T ES 11870695T ES 11870695 T ES11870695 T ES 11870695T ES 2732065 T3 ES2732065 T3 ES 2732065T3
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Abstract

Módulo de giro cenital para la orientación de paneles solares capaz de soportar grandes cargas radiales debidas a paneles pesados, con un montaje simplificado sin merma de precisión y robustez. Comprende una carcasa estructural (1) anular y una corona dentada (2) montada en la carcasa estructural (1) sobre la que engrana tangencialmente un tornillo sin fin (3) accionado por un motor (4). La corona dentada (2) comprende una protuberancia anular central (5) con un dentado que engrana con el tornillo sin fin (3), unas proyecciones circulares (6) que disponen de una pluralidad de taladros roscados (7) para la conexión de los ejes horizontales que soportan los paneles solares y dos anillos de rodadura (8) independientes.

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de giro para cenitalmente orientar paneles solares
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un módulo de giro para cenitalmente orientar paneles solares de grandes dimensiones del tipo compuesto por una carcasa estructural de configuración anular, que alberga una corona dentada sobre la que engrana tangencialmente un tornillo sin fin accionado por un motor.
El módulo de giro objeto de la invención está especialmente concebido para soportar grandes cargas radiales debidas al elevado peso de los paneles solares. Para ello, la corona dentada comprende una pista dentada sobre el que engrana tangencialmente el tornillo sin fin, y dos anillos de rodadura independientes, especialmente concebidos para un perfecto apoyo de la corona dentada en el interior de la carcasa, así como de una correcta alineación de los ejes que soportan y orientan los paneles solares.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Debido a las necesidades energéticas, sobre todo el consumo eléctrico, cada vez más están proliferando la instalación de paneles solares para la producción de energía. Para un mejor aprovechamiento de la energía solar, estos paneles o seguidores solares, están provisto de un módulo de giro para su orientación solar. Gracias a la motorización de estos módulos de giro, los paneles solares se reorientan de forma continua y automática obteniendo un máximo rendimiento.
Los módulos de giro existentes en el mercado se caracterizan por trabajar, preferentemente de forma que la mayor parte de la carga es axial. Un módulo de giro que deba orientar un panel solar cenitalmente, recibe cargas principalmente radiales, por lo que, gran parte de los proyectos solares desestiman la utilización de módulos de giro estándar para la orientación cenital, optando por otros medios de orientación menos precisos como pueden ser los actuadores lineales.
En el estado de la técnica, son conocidos los siguientes antecedentes que describen módulos de giro para la orientación de paneles solares en sus ejes cenital y acimutal, de forma conjunta o independiente:
• La patente EP2063200 describe una transmisión de doble eje que dispone de unidades de potencia independientes para cada eje. Los ejes se disponen de tal manera que permiten, de forma independiente, el movimiento cenital y acimutal, cuyo mecanismo puede ser implementado en paneles solares. Como característica destacable se describe el uso de un dentado cónico, específico que permite reducir el juego entre las coronas, cuando éstas se encuentran en funcionamiento.
• La patente US20100229678 describe un mecanismo de doble eje con transmisión dual y con dos ejes independientes dispuestos de forma ortogonal.
• La patente CN201232734 describe un mecanismo de transmisión para un helióstato, cuyo mecanismo está basado en una corona dentada y un husillo.
Los módulos de giro descritos en dichos antecedentes no están diseñados para soportar paneles solares de grandes dimensiones, por lo que no soportan bien las cargas radiales a las que está sometida la corona dentada. Efectivamente, los paneles o superficies solares están montados sobre el módulo de orientación, a través de dos ejes horizontales, que se fijan a ambos lados de la corona dentada de forma simétrica y alineada, para la rotación de los mismos, y por lo tanto, la orientación de los paneles cenitalmente. Por lo tanto, todo el peso de la estructura que soporta los paneles solares, recae sobre la corona dentada, generando cargas radiales, proporcionales al tamaño y peso de la superficie solar.
Otro inconveniente de los módulos de giro actualmente existentes, es la complejidad que implica su montaje dentro de la carcasa estructural, puesto que debe garantizar la robustez del conjunto, la perfecta alineación de los ejes horizontales, así como facilitar su posterior mantenimiento. Para un óptimo rendimiento energético del panel solar, éste debe ser orientado constantemente en función de la posición del sol. Ello implica que el módulo de orientación debe actuar con suma precisión para obtener el máximo aprovechamiento solar. Para ello, la corona dentada debe deslizarse con suma suavidad dentro de la carcasa estructural, minimizando los rozamientos y con un buen sistema de engrasado. La mayoría de módulos de giro, comprenden un único sistema de engrasado común al tornillo sin fin y a los rodamientos de la corona, con los inconvenientes que ello conlleva, puestos que las necesidades de engrasado difieren para cada mecanismo. La entrada de impurezas o partículas extrañas en los rodamientos de la corona, puede resultar muy perjudicial para el módulo de giro y producir desalineaciones importantes en los paneles solares, que afectarían negativamente en el rendimiento energético de la instalación solar.
Para conseguir la máxima precisión y robustez, todos los módulos de giro conocidos comprenden multitud de piezas intermedias, tales como rodamientos y sus fijaciones a la carcasa y a la corona, que complican su montaje, a la vez que entorpecen su posterior mantenimiento y reposición.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El módulo de giro para cenitalmente orientar paneles solares que la invención propone resuelve la problemática anteriormente expuesta, al soportar perfectamente las cargas radiales, a la vez que permite un fácil montaje y mantenimiento, y sobre todo una buena lubrificación.
Para ello, y de forma más concreta, el módulo de giro para orientar cenitalmente paneles solares comprende una carcasa estructural de configuración anular, una corona dentada montada en el interior de la carcasa estructural sobre la que engrana tangencialmente un tornillo sin fin accionado por un motor, cuya corona dentada comprende una protuberancia anular central sobre la que se ha practicado el dentado que engrana con el tornillo sin fin, y cuyas proyecciones circulares comprenden una pluralidad de taladros roscados para la conexión de los ejes horizontales que soportan los paneles solares para su orientación cenital. Para el montaje y soporte de la corona dentada en el interior de la carcasa estructural, el módulo de giro comprende dos anillos circulares, dispuestos uno a cada lado de la protuberancia anular de la corona dentada, sobre las superficies cilíndricas laterales de las proyecciones circulares del cuerpo de la corona dentada, habiéndose dispuesto entre ellos una pluralidad de bolas de rodamiento en sendas pistas de rodadura de sección semicircular, practicadas respectivamente en sendas superficies cilíndricas del cuerpo de la corona dentada, próximas a las paredes de la protuberancia anular central, y en la superficie cilíndrica interior de los anillos circulares, cuyas bolas de rodamiento se introducen en las respectivas pistas de rodadura a través de un conducto practicado en el cuerpo de la corona dentada, que se inicia en el borde lateral del cuerpo cilíndrico de la corona dentada y finaliza en la acanaladura de la pista de rodadura de la corona dentada, y cuyos anillos comprenden una pluralidad de taladros roscados en sus superficies laterales exteriores para su fijación a la carcasa estructural del módulo de giro.
De este modo, la corona dentada está montada verticalmente, es decir con su eje de rotación en posición horizontal, en el interior de la carcasa estructural, a través de los dos anillos circulares y las bolas de rodamiento, soportando así principalmente cargas radiales, y también axiales y momentos de vuelco mediante sus cuatro puntos de contacto en cada rodamiento. El radio de las pistas de rodadura es sensiblemente mayor que el radio de las bolas de rodamiento, para que se establezcan cuatro puntos de contacto, dos en cada pista de rodadura, y soportar mejor las cargas radiales. La disposición de bolas de rodadura bajo dicha circunstancia, ofrece estos cuatro puntos de contacto que no permiten otros elementos de rodadura como los rodillos, agujas, etc.
Las proyecciones circulares del cuerpo cilíndrico de la corona dentada emergen lateralmente por ambos lados de la carcasa estructural de configuración anular, para la conexión de los ejes horizontales que soportan de los paneles solares para su orientación cenital. De este modo, al estar ambos ejes horizontales montados directamente sobre una misma pieza, en este caso, la corona dentada, están perfectamente alineados y sincronizados.
Las bolas de rodamiento que permiten el deslizamiento suave entre la corona dentada y la carcasa estructural, a través de los anillos anulares, se engrasan de forma independiente a través de, al menos un conducto, que comunica el borde lateral del cuerpo cilíndrico de la corona dentada con la acanaladura de la pista de rodadura, para la introducción desde el exterior de la grasa lubrificante.
Por otro lado, el módulo comprende, además, un juego de juntas circulares insertadas en sendas ranuras practicadas sobre los anillos y la corona dentada, para evitar la entrada de impurezas a las bolas de rodamiento e independizar las zonas de engrase del módulo de giro. De este modo, cada engranaje recibirá su lubricante de forma independiente sin mezclarse, por lo que no se esparcirán por el interior del módulo de giro las impurezas o partículas metálicas que puedan desprenderse por su propio desgaste interior.
La carcasa estructural de configuración anular comprende una abertura interior circular de diámetro equivalente al diámetro de la proyección circular del cuerpo de la corona dentada, circundada en su perímetro por una pluralidad de orificios dispuestos en posición coincidente con los taladros roscados de la superficie lateral exterior del anillo circular, para su fijación a la carcasa estructural. Dicha carcasa se cierra por el otro lado mediante una tapa circular provista de una abertura circular de diámetro equivalente al diámetro del cuerpo cilíndrico de la corona, cuya tapa comprende dos series de orificios, una en su perímetro exterior para su fijación mediante tornillos roscados al cuerpo de la carcasa estructural, y otra en su perímetro interior coincidentes con los taladros roscados de la superficie lateral exterior del otro anillo circular, para la fijación de la corona dentada a la carcasa estructural, a través de la tapa circular.
La configuración de la carcasa estructural y de los anillos anulares, permiten un fácil montaje, mantenimiento y reparación del módulo de giro. Primero se montan los anillos anulares sobre la corona dentada haciendo coincidir las respectivas pistas de rodadura, se introducen las bolas de rodamiento por el conducto habitado para ello, y luego se monta en el interior de la carcasa estructural. Para ello, se introduce el conjunto montado de la corona dentada con sus anillos a través de la abertura principal de la carcasa estructura, hasta que la proyección circular del cuerpo cilíndrico de la corona dentada emerja por el extremo opuesto, y se fija por dicha cara mediante tornillos de apriete que fijan el anillo interior a la carcasa estructural. A continuación se cierra la carcasa estructural mediante la tapa circular, colocando los correspondientes tornillos de apriete en ambas series de orificios que fijan la tapa circular a la carcasa estructural y al anillo anular exterior para la fijación de la corona dentada por su cara exterior. Esta tapa circular también sirve para inducir una precarga en las bolas de rodadura por compresión de la pista de rodadura al pretensar los tornillos de fijación.
Por último, indicar que la carcasa estructural de configuración anular comprende una base circular dispuesta en posición ortogonal respecto del eje de giro de la corona dentada, provista de una pluralidad de orificios en su perímetro exterior para la fijación al mástil principal de sustentación del panel solar, o a un módulo de giro axial.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva explosionada del módulo de giro para cenitalmente orientar paneles solares, objeto de la presente invención.
Figura 2,- Muestra una vista en perspectiva de la cara frontal del módulo de giro debidamente montado.
Figura 3,- Muestra una vista en perspectiva de la cara trasera del módulo de giro debidamente montado.
Figura 4.- Muestra un alzado de la corona dentada con los anillos anulares montados en la que se puede apreciar el orificio para la introducción de las bolas de rodadura y los orificios de engrasado.
Figura 5.- Muestra una vista de perfil de la corona dentada con los anillos anulares montados, en la que se puede apreciar la colocación de las juntas circulares de estanqueidad.
Figura 6,- Muestra una sección diametral de la corona dentado con sus anillos anulares en la que se pueden apreciar los conductos de engrase de las bolas de rodadura.
Figura 7.- Muestra una vista en detalle de una sección de la corona dentada, en correspondencia con el orificio de relleno de las bolas.
Figura 8.- Muestra una sección diametral del módulo de giro completo y montado.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras reseñadas, se describe a continuación un modo de realización preferente del módulo de giro para cenitalmente orientar paneles solares.
Tal y como puede apreciarse en la figura 1, el módulo de giro comprende una carcasa estructural (1) de configuración anular, una corona dentada (2) dispuesta en el interior de la carcasa estructural (1), sobre la que engrana tangencialmente un tornillo sin fin (3) accionado por un motor eléctrico (4). Dicho motor eléctrico (4) está gobernado por un panel de control electrónico, que lo acciona en función de la posición del solar para la orientación correcta de los paneles solares, no representados en los dibujos. El eje del motor eléctrico (4) está conectado al eje tornillo sin fin (3), el cual hace girar a la corona dentada (2) según su eje axial de rotación.
La corona dentada (2), tal y como se puede apreciar en las figuras 4, 5 y 6, comprende una protuberancia anular central (5) rematada con el dentado apropiado para su engrane con el dentado helicoidal del tomillo sin fin (3), y dos proyecciones circulares (6) que emergen axialmente del propio cuerpo de la corona dentada (2), para la fijación de los ejes horizontales que soportan los paneles solares, no representados en los dibujos. La fijación de dichos ejes, a la corona dentada (2) se realiza mediante tornillos de apriete que se insertan en los taladros roscados (7) practicados en la superficie frontal de las proyecciones circulares (6) del cuerpo de la corona dentada (2). De este modo, los dos ejes horizontales quedan fijados uno a cada lado de la corona dentada (2), garantizando la alineación de los mismos.
La sujeción de la corona dentada (2) en el interior de la carcasa estructural (1) se realiza a través de dos anillos circulares (8), dispuestos uno a cada lado de la protuberancia anular central (5) y sobre las superficies cilíndricas de las proyecciones circulares (6), entre los cuales se ha dispuesto una pluralidad de bolas de rodamiento (9) en sendas acanaladuras semicirculares (10) practicadas respectivamente en sendas superficies cilíndricas de las proyecciones anulares (6), próximas a las paredes de la protuberancia anular central (5), y en la superficie cilíndrica interior de los anillos circulares (8). Puesto que los anillos circulares (8) se montan ajustadamente sobre las proyecciones circulares (6), el cuerpo de la corona dentada (2) comprende dos conductos (11) que se inician en la superficie cilíndrica interna de la corona dentada (2) y que finalizan en las acanaladuras semicirculares (10) de las pistas de rodadura de la corona dentada (2) para la introducción de las bolas de rodadura (9).
El conjunto formado por la corona dentada (2) y los anillos circulares (8), se monta en el interior de la carcasa estructural (1) a través de los anillos circulares (8) mediante tornillos roscados (12) que se insertan en una pluralidad de taladros roscados (13) practicados en las superficies laterales exteriores de los anillos circulares (8). Esta disposición permite un fácil y rápido montaje de la corona dentada (2) dentro de la carcasa estructural (1).
Para un fácil montaje y alineación de los ejes horizontales que soportan los paneles solares, no representados en los dibujos, las proyecciones circulares (6) del cuerpo de la corona dentada (2), emergen lateralmente por ambos lados de la carcasa estructural (1)
El engrase de las bolas de rodadura (9) se realiza a través, de dos conductos (14) que comunican los bordes laterales de las proyecciones circulares (6) del cuerpo de la corona dentada (2), con las acanaladuras semicirculares de las pistas de rodadura (10). Estos conductos son accesibles desde el exterior del módulo de giro montado, a fin de realizar su engrase periódico.
Tal y como se puede apreciar en las figuras 4 y 5, y con el fin de independizar las zonas de engrase y evitar la entrada de suciedad e impurezas en las pistas de rodadura (10), los espacios existentes entre la corona dentada (2) y los anillos circulares (8) son sellados por juegos de juntas circulares (15), insertadas en sendas ranuras para su fijación en dicha posición.
En las figuras 1, 2 y 3 puede apreciarse como la carcasa estructural (1) adopta una configuración anular y comprende, una abertura interior circular (16) de diámetro equivalente al diámetro de la proyección circular (6) del cuerpo cilíndrico de la corona dentada (2) para su inserción por dicha cara, de modo que emerja ligeramente de la carcasa estructural (1), cuya abertura interior (16) se encuentra circundada en su perímetro por una pluralidad de orificios (17) dispuestos en posición coincidente con los taladros roscados (13) de la superficie lateral exterior del anillo circular (8), para su fijación mediante los tornillos de apriete (12). Por el otro lado, la carcasa estructural (1) comprende otra abertura (18) para el montaje de la corona dentada (2) en su interior, que se cierra mediante una tapa circular (19) provista de una abertura circular central de diámetro equivalente al diámetro de la proyección circular (6) del cuerpo de la corona dentada (2), a través de la cual emerge ligeramente de la carcasa estructural (1), cuya tapa circular (19) comprende dos series de orificios, una (20) en su perímetro exterior para su fijación mediante tornillos roscados (21) al cuerpo de la carcasa estructural (1), y otra (22) en su perímetro interior coincidentes con los taladros roscados (13) del anillo circular (8), para la fijación de la corona dentada a la carcasa estructural (1), a través de la tapa circular (19), mediante los tornillos roscados (12).
Finalmente indicar que la carcasa estructural (1) comprende una base circular (23) dispuesta en posición ortogonal respecto del eje de giro de la corona dentada (2), provista de una pluralidad de orificios (24) en su perímetro exterior, para la fijación directamente al mástil principal de sustentación del panel solar, o a través un módulo de giro axial.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. - Módulo de giro para cenitalmente de paneles solares que comprende
- una carcasa estructural (1) de configuración anular,
- una corona dentada (2) montada en el interior de la carcasa estructural (1) y comprendiendo un cuerpo que comprende:
- una protuberancia anular central (5), que comprende un dentado que sobre sale hacia fuera de la protuberancia anular central (5),
- dos proyecciones circulares (6) localizadas una en cada lado de la protuberancia anular central (5), las proyecciones circulares (6) comprendiendo superficies cilíndricas, y
- una pluralidad de taladros roscados (7) para la conexión de los ejes horizontales que soportan los paneles solares para su orientación cenital;
- un tornillo sin fin (3) que engranan tangencialmente con el dentado;
caracterizado por que el modulo de giro comprende además_
- dos anillos circulares (8), dispuestos uno a cada lado de la protuberancia anular central (5) de la corona dentada (2) sobre las superficies cilíndricas de las proyecciones circulares (6) del cuerpo de la corona dentada (2),
- una pluralidad de bolas de rodamiento (9) configuradas en dos filas, donde una primera de las filas esta definida entre la superficie interior de uno de los anillos circulares (8) y la superficie exterior de una respectiva proyección circular (6) oponiéndose a dicho anillo circular (8),
- pistas de rodadura (10) de sección semicircular, respectivamente realizadas en la superficie exterior de cada proyección circular (6), cerca de las paredes de la protuberancia anular central (8), y en la superficie interna de los anillos circulares (8), para localizar las bolas (8), para establecer cuatro puntos de contacto para soportar las cargas radiales,
- conductos (11) para introducir las bolas (9) en las respectivas pistas de rodadura (10), los conductos estando en el cuerpo de la corona dentada (2), comenzado en la superficie cilíndrica interna de la corona dentada (2) y terminando en la pista de rodadura correspondiente, y
- una pluralidad de taladros roscados (13) localizados en las superficies laterales exteriores de los anillos circulares (8), para fijar dichos anillos circulares (8) a la carcasa estructural (1).
- donde la carcasa estructural (1) comprende una abertura interior circular (16) con un diámetro equivalente al diámetro de la proyección cilíndrica (6) del cuerpo de la corona dentada (2), la abertura (16) estando perimetralmente rodeada por una pluralidad de orificios (17) dispuestos en posición coincidente con los taladros roscados (13) de la superficie lateral exterior del anillo circular (8) para su fijación a la carcasa estructural (1), - la carcasa estructural (1) estando cerrada por el otro lado mediante una tapa circular (19) provista de una abertura circular de diámetro equivalente al diámetro de la proyección circular (6),
- la tapa circular (19) comprende dos series de orificios, una (20) en su perímetro exterior para su fijación mediante tornillos roscados (21) al cuerpo de la carcasa estructural (1), y otra (22) en su perímetro interior coincidentes con los taladros roscados (13) de la superficie lateral exterior del otro anillo circular (8), para la fijación de la corona dentada (2) a la carcasa estructural (1), a través de la tapa circular (19).
2. - Módulo de giro para cenitalmente orientar paneles solares, según reivindicación 1, donde las proyecciones circulares (6) del cuerpo cilíndrico de la corona dentada (2) emergen lateralmente por ambos lados de la carcasa estructural (1) de configuración anular para la conexión de los ejes horizontales que soportan de los paneles solares, para su orientación cenital.
3. - Módulo de giro para la cenitalmente orientar paneles solares, según reivindicación 1, donde las bolas de rodamiento (9) se engrasan de forma independiente a través de, al menos un conducto (14), que comunica el borde lateral del cuerpo cilíndrico de la corona dentada (2) con la acanaladura de la pista de rodadura (10), para la introducción desde el exterior de la grasa lubrificante.
4. - Módulo de giro para cenitalmente orientar paneles solares, según reivindicación 3, que comprende, además:
-una pluralidad de ranuras correspondientemente practicadas sobre los anillos circulares (8) y la corona dentada (2), y - un juego de juntas circulares (15) insertadas en las ranuras, para evitar la entrada de impurezas a las bolas de rodamiento (9) e independizar las zonas de engrase del módulo de giro.
5. - Módulo de giro para cenitalmente orientar paneles solares, según reivindicación 1, donde la carcasa estructural (1) de configuración anular comprende una base circular (23) dispuesta en posición ortogonal respecto del eje de giro de la corona dentada (2), provista de una pluralidad de orificios (24) en su perímetro exterior para la fijación al mástil principal de sustentación del panel solar, o a un módulo de giro axial.
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