ES2936083T3 - Dispositivo concentrador de radiación solar con cojín concentrador inflable - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un dispositivo para la concentración de la radiación solar en un absorbedor (1'), comprendiendo dicho dispositivo un cojín concentrador hinchable (2) que dispone de un elemento de película de cubierta (3'') con una ventana de entrada permeable a la luz (3) para el acoplamiento de la radiación solar y una película reflectora (6) para la concentración de la radiación solar en un absorbedor (1'), subdividiendo la película reflectora el cojín concentrador (2) en al menos dos espacios huecos (4, 5) . El dispositivo también comprende un dispositivo giratorio (7), con el que se puede girar el cojín concentrador (2), en particular alrededor de su eje longitudinal, y un dispositivo de retención (31) fijado al dispositivo giratorio, para retener el cojín concentrador (2).). El aparato de retención (31) tiene: un elemento longitudinal superior (32) que se extiende en la dirección longitudinal del cojín concentrador (2), estando dispuesto dicho elemento en una abertura de paso superior sustancialmente hermética al aire (34) del cojín concentrador (2); y un elemento longitudinal inferior (33) que se extiende en la dirección longitudinal del cojín concentrador (2), estando dispuesto dicho elemento en una abertura de paso inferior sustancialmente hermética al aire (34') del cojín concentrador (2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo concentrador de radiación solar con cojín concentrador inflable
La invención se refiere a un dispositivo para concentrar la radiación solar en un absorbedor, con un cojín concentrador inflable, que tiene un elemento de lámina de cubierta con una ventana de entrada translúcida para acoplar la radiación solar y una lámina reflectora que subdivide el cojín concentrador en al menos dos cavidades para concentrar la radiación solar en un absorbedor, con un dispositivo giratorio, con el que puede pivotar el cojín concentrador, en particular alrededor de su eje longitudinal, y con un dispositivo de sujeción montado en el dispositivo pivotante para sujetar el cojín concentrador, dicho dispositivo de sujeción tiene un miembro longitudinal superior que se extiende en la dirección longitudinal del cojín concentrador para suspender el absorbedor, estando dispuesto el miembro longitudinal superior en una abertura de paso superior del cojín concentrador que está cerrada de forma esencialmente hermética.
A partir del documento WO 2012/145774 se conoce un dispositivo genérico para concentrar la radiación solar en un absorbedor. El dispositivo comprende un concentrador inflable formado por una envoltura tubular alargada, sustancialmente cilíndrica, de una pluralidad de elementos de lámina. El cojín tiene una ventana de entrada transparente en la parte superior para el paso de la radiación solar. Además, se proporciona una lámina reflectora para dividir el cojín en al menos dos cámaras de presión separadas. La lámina reflectora tiene una superficie de espejo con la que se agrupa la radiación solar acoplada en dirección a un absorbedor. Se proporciona un bastidor de anclaje para anclar el concentrador. El bastidor de anclaje dispone de un sistema de seguimiento para seguir el concentrador en forma de cojín a lo largo de la trayectoria del sol. El sistema de seguimiento dispone de varios anillos de seguimiento que rodean el cojín concentrador, montados de forma giratoria mediante dispositivos de rodadura. Los anillos de seguimiento se apoyan sobre elementos de base en el suelo. Para hacer pivotar el concentrador, los anillos de seguimiento se fijan a los lados longitudinales del cojín concentrador mediante placas de retención locales, esencialmente cuadradas.
Las pruebas a largo plazo han demostrado que la eficacia del dispositivo se veía mermada por las cargas externas, en particular las del viento, que actúan sobre el cojín concentrador durante su funcionamiento.
En el documento CH 704394, se describe una célula de presión dividida por un concentrador en una sección superior y otra inferior. Para mantener un gradiente de presión, estas dos zonas están conectadas por un conducto de rebose. Como resultado, el concentrador asume una curvatura esférica, que refleja los rayos solares incidentes en una región de línea focal. La célula de presión está formada por una membrana superior y otra inferior, sujetas lateralmente por un bastidor. Esto va acompañado de las desventajas explicadas anteriormente.
A partir del documento WO 2013/074790 se conoce un colector de luz solar que comprende un concentrador inflable. En una forma de realización, el concentrador tiene una película transparente y una película reflectora. Los rayos solares incidentes se reflejan en una zona focal unidimensional o bidimensional. El concentrador inflable se fija a las tiras laterales. Por lo tanto, esta forma de realización también sería susceptible a las cargas de viento.
En consecuencia, el objeto de la presente invención es eliminar o aliviar las desventajas de la técnica anterior. Por lo tanto, la invención tiene el objetivo particular de crear un dispositivo estructuralmente simple, estable y barato del tipo descrito con anterioridad, con el que se mejore la absorción de cargas externas, en particular las cargas del viento, con el fin de aumentar aún más la eficiencia del concentrador.
Esta tarea se resuelve mediante un dispositivo con las características de la reivindicación 1. Las formas de realización preferidas se indican en las reivindicaciones dependientes.
Según la invención, el dispositivo de sujeción comprende un miembro longitudinal superior que se extiende en la dirección longitudinal del cojín concentrador, que está dispuesto en una abertura de paso superior sustancialmente hermética del cojín concentrador, y un miembro longitudinal inferior que se extiende en la dirección longitudinal del cojín concentrador, que está dispuesto en una abertura de paso inferior sustancialmente hermética del cojín concentrador.
En consecuencia, el cojín concentrador alargado, que es de preferencia sustancialmente cilíndrico en sección transversal, está unido al miembro longitudinal superior en la parte superior y al miembro longitudinal inferior en la parte inferior. El miembro longitudinal superior está dispuesto en una abertura de paso superior del cojín concentrador. Preferentemente, el miembro longitudinal superior pasa a través de la abertura de paso superior desde el exterior (es decir, desde el lado del dispositivo pivotante) hacia el interior de la cavidad superior del cojín concentrador. Esto permite fijar el miembro longitudinal superior al dispositivo pivotante a través de la abertura de
paso superior. Del mismo modo, el miembro longitudinal inferior está dispuesto en una abertura de paso inferior del cojín concentrador, en la que el miembro longitudinal inferior pasa preferentemente desde el exterior hacia el interior a través de la abertura de paso inferior del cojín concentrador. Esto permite fijar el miembro longitudinal inferior al dispositivo pivotante a través de la abertura de paso inferior. Preferentemente, el cojín concentrador está unido exactamente a dos miembros longitudinales. En ensayos exhaustivos, se ha comprobado que resulta especialmente ventajoso que los dos puntos de apoyo del cojín concentrador, es decir, los miembros longitudinales superior e inferior, estén dispuestos geométricamente lo más alejados posible de la lámina reflectora o del espejo. Según la invención, el cojín concentrador se fija por tanto en su cara superior y en su cara inferior. Por el contrario, es ventajoso si los lados longitudinales del cojín concentrador, en particular en la región de los bordes longitudinales de la lámina reflectora, están dispuestos para ser extensibles en la dirección radial. De este modo, se puede liberar una dilatación térmica del cojín concentrador, en particular en la zona de la lámina reflectora, con lo que se mantiene con precisión la geometría cóncava de la lámina reflectora para concentrar la radiación solar en el absorbedor. Gracias a la conexión del cojín concentrador a los miembros longitudinales en los lados superior e inferior, la forma del cojín concentrador puede mantenerse de forma fiable incluso en caso de fuertes cargas externas e independientemente del ángulo de giro del cojín concentrador. Según la invención, se puede prescindir en particular de las placas de retención locales entre el dispositivo pivotante y el concentrador previstas en la técnica anterior. Por un lado, la forma de realización según la invención se caracteriza por el hecho de que las cargas de viento se pueden transferir eficientemente a través de los miembros longitudinales. Por otra parte, es ventajoso que el giro del cojín concentrador mediante el montaje en los haces longitudinales no afecte significativamente a la curvatura de la lámina reflectora entre las cavidades superior e inferior del cojín concentrador. Esto permite mantener la curvatura de la lámina reflectora para que la radiación solar se concentre con precisión en el absorbedor durante el funcionamiento. Esto puede aumentar la eficiencia del cojín concentrador. Preferentemente, la viga longitudinal superior y la viga longitudinal inferior tienen un diseño idéntico. El mismo diseño de las dos vigas no es absolutamente necesario para el funcionamiento, sino que obedece a razones económicas.
Para que el cojín concentrador pueda seguir la trayectoria del sol, es decir, la posición instantánea del sol por encima del emplazamiento, está previsto que el dispositivo de giro tenga al menos un elemento giratorio, en particular un anillo giratorio, que encierra el cojín concentrador en su dirección circunferencial y a cuyo lado interior (orientado hacia el cojín concentrador) están fijados el miembro longitudinal superior y el miembro longitudinal inferior del dispositivo de sujeción. Tales anillos giratorios son conocidos per se en la técnica anterior, ver, p. ej., el documento WO 2012/145774. Por el contrario, el movimiento pivotante del elemento pivotante en la presente realización se transmite al cojín concentrador, por un lado, a través del miembro longitudinal superior en el lado superior del cojín concentrador y, por otro lado, a través del miembro longitudinal inferior en el lado inferior del cojín concentrador. De este modo, la geometría de la lámina reflectora puede garantizarse de forma fiable independientemente del ángulo de giro del cojín concentrador. Preferentemente, no hay más conexiones entre el dispositivo pivotante y el cojín concentrador. Por consiguiente, las conexiones que se extienden longitudinalmente entre el miembro longitudinal superior o inferior y el cojín concentrador son preferentemente las únicas conexiones entre el dispositivo pivotante y el dispositivo de sujeción para el cojín concentrador.
Para transferir las cargas que actúan sobre el cojín concentrador, por ejemplo, las cargas del viento, es favorable si se proporcionan varios elementos de pivote, en particular anillos de pivote, espaciados en la dirección longitudinal del cojín concentrador, a cuyo lado interior se fijan el miembro longitudinal superior y el miembro longitudinal inferior del dispositivo de sujeción. En consecuencia, los miembros longitudinales están unidas a los elementos giratorios a intervalos fijos, y el cojín concentrador pasa a través de los elementos giratorios individuales.
A fin de garantizar la geometría del cojín concentrador y la disposición del absorbedor en la zona focal de la lámina reflectora incluso bajo cargas externas elevadas, es favorable que el miembro longitudinal superior y/o el miembro longitudinal inferior se extiendan al menos a lo largo de más de la mitad de la longitud del cojín concentrador, extendiéndose preferentemente el miembro longitudinal superior y/o el miembro longitudinal inferior entre una pieza extrema delantera y una pieza extrema trasera en las caras extremas del cojín concentrador. Por lo tanto, es especialmente ventajoso que el miembro longitudinal superior y el miembro longitudinal inferior se extiendan a lo largo de prácticamente toda la longitud del cojín concentrador. En esta forma de realización, los miembros longitudinales terminan adyacentes a las piezas finales del cojín concentrador, con las que las cavidades superior e inferior del cojín concentrador se sellan de forma sustancialmente hermética. Las aberturas del cojín concentrador se extienden en la dirección longitudinal del cojín concentrador de acuerdo con los miembros longitudinales.
Para una retención fiable del cojín concentrador independientemente de su ángulo de giro, el miembro longitudinal superior está conectado a los bordes longitudinales del elemento de lámina de cubierta que define la abertura de paso superior y el miembro longitudinal inferior está conectado a los bordes longitudinales de un elemento de lámina inferior del cojín concentrador que define la abertura de paso inferior. Los elementos de lámina del cojín
concentrador, es decir, en particular el elemento de lámina de cubierta y el elemento de lámina inferior, se fabrican preferentemente con materiales plásticos flexibles de paredes finas.
De acuerdo con una forma de realización particularmente preferida, el miembro longitudinal superior y/o el miembro longitudinal inferior tienen cuerdas longitudinales conectadas entre sí a través de varillas de relleno, en las que una tira de lámina de sellado que puentea la abertura de paso superior o la abertura de paso inferior del cojín concentrador se proporciona entre las cuerdas longitudinales.
Como en la técnica anterior del documento WO 2012/145774, el dispositivo de retención pasa a través de una abertura de paso superior sellada por todos lados en el lado superior del cojín concentrador, en la que el absorbedor está suspendido en la cavidad superior del cojín concentrador desde el miembro longitudinal superior del dispositivo de retención. En contraste con esto, sin embargo, el miembro longitudinal superior de esta forma de realización tiene al menos dos cordones longitudinales alargados que están dispuestos a una distancia el uno del otro con respecto a la dirección circunferencial del cojín concentrador. Entre las cuerdas longitudinales hay una tira de lámina de sellado que puentea la abertura de paso superior del cojín concentrador. El miembro longitudinal inferior es preferentemente idéntico al miembro longitudinal superior. Por lo tanto, las siguientes afirmaciones pueden referirse tanto al miembro longitudinal superior en la abertura de paso superior como al miembro longitudinal inferior en la abertura de paso inferior. Por consiguiente, en esta forma de realización, las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal superior están, por un lado, conectadas de manera sustancialmente hermética a los bordes longitudinales del elemento de lámina de cubierta adyacente a la abertura de paso. Por otro lado, las cuerdas longitudinales están conectadas de forma esencialmente hermética a las regiones de los bordes laterales de la tira de película de sellado, que preferentemente se extiende entre las cuerdas longitudinales esencialmente a lo largo de toda la anchura de la abertura de paso. Para la formación de las cuerdas longitudinales se prevén preferentemente elementos de varilla, que en particular tienen una sección transversal sustancialmente circular. Debido a la disposición de la tira de lámina de sellado, la abertura de paso entre las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal se cierra de una manera esencialmente hermética, de modo que la conexión entre las cuerdas longitudinales del propio miembro longitudinal no tiene que hacerse hermética. La forma de realización tiene un número de ventajas sobre la técnica anterior. En primer lugar, es esencial que el diseño del miembro longitudinal con dos correas longitudinales se establezca para dos conexiones entre el miembro longitudinal y el cojín concentrador. Esto significa que las fuerzas que actúan sobre el cojín del concentrador durante el funcionamiento, por ejemplo las fuerzas del viento, pueden absorberse con especial eficacia. Resulta especialmente ventajoso que el concentrador en forma de cojín o de tubo pueda mantenerse en gran medida libre de deformaciones durante su funcionamiento. Como resultado, la curvatura cóncava de la lámina reflectora entre las cavidades superior e inferior del concentrador puede mantenerse con precisión, de modo que la radiación solar se concentra en el absorbedor con un alto grado de eficiencia. Para la absorción de las cargas de funcionamiento, es especialmente ventajoso que las cuerdas longitudinales representen los bordes longitudinales exteriores del miembro longitudinal, de modo que la anchura del miembro longitudinal corresponda esencialmente a la anchura de la abertura de paso. Debido a la introducción favorable de la fuerza en el miembro longitudinal, también se puede conseguir un diseño que ahorra peso, por lo que en particular se puede prescindir de las placas de sujeción previstas en la técnica anterior para sujetar las tuberías. Además, la tira de lámina de sellado entre los bordes longitudinales opuestos del elemento de lámina de cubierta aporta la ventaja de que la abertura de paso puede cerrarse de forma fiable y sustancialmente hermética, por lo que el diseño como elemento de lámina, es decir, como elemento flexible, en particular de material plástico, supone un ahorro de peso. También es especialmente ventajoso que el elemento de lámina de sellado esté óptimamente adaptado para la entrada de la radiación solar en el concentrador, por lo que el elemento de lámina de sellado se encuentra preferentemente en un estado curvado hacia el exterior, tensado debido a la presión en la cavidad superior.
Para aumentar la eficacia del concentrador, es ventajoso que la tira de lámina de sellado esté hecha de un material plástico transparente, en particular etileno tetrafluoroetileno (ETFE). Por consiguiente, la tira de lámina de sellado superior continúa de preferencia, esencialmente sin interrupción, la ventana de entrada transparente del elemento de lámina de cubierta, que se extiende a ambos lados de la abertura de paso superior del cojín concentrador. De este modo, la radiación solar puede pasar a través de la tira de lámina de sellado hasta el absorbedor, que está suspendido del miembro longitudinal en la cavidad superior del cojín concentrador. Preferentemente, el elemento de lámina de recubrimiento con la ventana de entrada y la tira de lámina de sellado están formados por el mismo material. Esto puede aumentar la eficacia de la conversión de la energía solar.
Para conectar el cojín concentrador al miembro longitudinal superior, se prevé preferentemente que en cada una de las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal superior se disponga un elemento de perfil, cuyo elemento de perfil está conectado por un lado a un elemento de unión para la conexión sustancialmente hermética a uno de los bordes longitudinales del elemento de lámina de recubrimiento y, por otro lado, a otro elemento de unión para la conexión sustancialmente hermética a uno de los bordes longitudinales de la tira de lámina de recubrimiento. Los elementos de perfil se encuentran preferentemente en los lados superiores de las cuerdas longitudinales,
extendiéndose los elementos de unión en la dirección longitudinal de las cuerdas longitudinales. En las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal inferior se disponen preferentemente elementos de perfil correspondientes, que están conectados por un lado al elemento de lámina inferior y por el otro al elemento de lámina de sellado inferior.
Con respecto a un diseño estable y rentable, es ventajoso si los elementos de perfil están formados en una sola pieza con las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal superior o inferior. En este diseño, los elementos del perfil están integrados en los miembros longitudinales. Según un diseño menos preferido, los elementos de perfil son componentes separados que se fijan a las cuerdas longitudinales.
Para que las conexiones entre el miembro longitudinal superior o inferior y el cojín concentrador sean sustancialmente herméticas, pueden preverse diversos medios de sellado. Estos pueden ser del mismo diseño para el miembro longitudinal inferior y el miembro longitudinal superior, aunque en aras de la simplicidad, a continuación sólo se hará referencia al miembro longitudinal superior.
Para sellar la conexión entre el miembro longitudinal superior y el cojín concentrador, es ventajoso si se proporciona un carril de tubería como elemento de conexión, en donde un elemento de tubería está dispuesto en uno de los bordes longitudinales del elemento de lámina de cubierta. En esta forma de realización, por lo tanto, el medio de sellado entre el cojín concentrador y el miembro longitudinal superior es un dispositivo de tubería formado por los elementos de tubería y los carriles de tubería correspondientes. Los elementos de tubería se extienden a lo largo de los bordes longitudinales del elemento de lámina de recubrimiento. En las cuerdas longitudinales del elemento longitudinal superior hay carriles de tubería correspondientes, que se extienden en la dirección longitudinal del elemento longitudinal superior y, por lo tanto, paralelos a los bordes longitudinales del elemento de lámina de recubrimiento. El elemento de tubería tiene una sección transversal mayor que el elemento de lámina de recubrimiento, por lo que el elemento de tubería se forma preferentemente con una sección transversal redonda, en particular circular. Debido a la presión en la cavidad superior del cojín concentrador, el elemento de lámina de recubrimiento se encuentra en un estado estirado, de modo que los elementos de tubería se presionan contra las paredes interiores de los rieles de tubería en los bordes longitudinales del elemento de lámina de recubrimiento. De este modo se consigue una conexión sustancialmente hermética del cojín concentrador con el miembro longitudinal superior, que ha demostrado ser especialmente fiable.
Para conectar la tira de lámina de sellado a las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal superior de forma sustancialmente hermética de modo correspondiente, es favorable si se proporciona un carril de tubería adicional como elemento de conexión adicional, en donde un elemento de tubería adicional está dispuesto en uno de los bordes longitudinales de la tira de lámina de sellado. En esta forma de realización, los carriles de tubería se proporcionan en los bordes longitudinales opuestos de cada elemento de perfil, que son preferentemente sustancialmente idénticos. Por consiguiente, cada elemento de perfil está conectado hacia el exterior a uno de los bordes longitudinales del elemento de lámina de recubrimiento y hacia el interior a uno de los bordes longitudinales de la tira de lámina de sellado.
De acuerdo con una forma de realización alternativa de los medios de sellado entre el cojín concentrador y el miembro longitudinal superior, se prevé una pieza de sujeción para sujetar uno de los bordes longitudinales del elemento de lámina de sellado como elemento de conexión y/o una pieza de sujeción adicional para sujetar uno de los bordes longitudinales de la tira de lámina de sellado como elemento de conexión adicional. En esta forma de realización, los bordes longitudinales del elemento de lámina de cubierta se sujetan entre las superficies de asiento de la pieza de sujeción o del elemento de perfil adyacente a la abertura de paso superior para el miembro longitudinal superior. Debido a la sujeción, el elemento de lámina de cubierta está conectado al miembro longitudinal superior de una manera sustancialmente hermética. De modo correspondiente, la tira de lámina de sellado puede sujetarse de forma sustancialmente hermética entre las correas longitudinales del miembro longitudinal superior por medio de otras piezas de sujeción a las correas longitudinales del miembro longitudinal superior.
Para facilitar especialmente el montaje del cojín concentrador, es ventajoso que la pieza de apriete pueda pivotar entre una posición de liberación del borde longitudinal del elemento de lámina de cubierta y una posición de apriete del borde longitudinal del elemento de lámina de cubierta y/o que la pieza de apriete adicional pueda pivotar entre una posición de liberación del borde longitudinal de la tira de lámina de sellado y una posición de apriete del borde longitudinal de la tira de lámina de sellado. En esta forma de realización, las piezas de sujeción están montadas de modo pivotante para que el cojín concentrador pueda retirarse del miembro longitudinal superior pivotando las piezas de sujeción a la posición de liberación. A la inversa, las piezas de sujeción se giran hacia la posición de apriete para una conexión hermética con el miembro longitudinal superior, en la que los bordes longitudinales del elemento de lámina de cubierta se aprietan firmemente contra las superficies de asiento de los elementos de perfil
en las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal superior. La conexión entre las demás piezas de sujeción y la tira de lámina de sellado puede realizarse y soltarse en consecuencia.
De acuerdo con otra forma de realización, se prevé como elemento de conexión un elemento de cremallera para conectar con un elemento de cremallera correspondiente en uno de los bordes longitudinales del elemento de película de cubierta y/o un elemento de cremallera adicional para conectar con un elemento de cremallera adicional correspondiente de la tira de película de sellado. En esta forma de realización, los elementos de perfil están provistos de elementos de cierre de cremallera en los bordes longitudinales, que se fijan en particular a tiras de película estrechas. Estos elementos de cremallera pueden conectarse de forma esencialmente hermética con los correspondientes elementos de cremallera dispuestos en los bordes longitudinales del elemento de lámina superior o de la tira de lámina de sellado.
Con el fin de aumentar la estabilidad de la conexión entre el miembro longitudinal superior y el dispositivo de giro, es ventajoso si se prevén elementos de retención en las correas longitudinales del miembro longitudinal superior para, en particular, la conexión positiva con los elementos de retención correspondientes para la conexión del dispositivo de giro. Por consiguiente, las cargas que actúan sobre el miembro longitudinal se transfieren a través de los elementos de retención de las cuerdas longitudinales. Ventajosamente, se consigue así una absorción de carga especialmente buena, con lo que se evita una deformación del miembro longitudinal superior. Como resultado, la suspensión del absorbedor en la zona focal de la lámina reflectora puede mantenerse con precisión incluso en condiciones ambientales adversas. Para formar los elementos de retención, el elemento de perfil tiene preferentemente aberturas de retención que se extienden en la dirección longitudinal del cojín concentrador, en las que se alojan los correspondientes elementos de retención para conectar el dispositivo pivotante. Preferentemente, las aberturas de retención de los elementos de perfil se extienden en la dirección longitudinal del miembro longitudinal superior.
Para aumentar la estabilidad del miembro longitudinal superior, es ventajoso que el miembro longitudinal superior y/o el miembro longitudinal inferior tengan al menos otras dos cuerdas longitudinales que se extiendan paralelas a las cuerdas longitudinales en la dirección longitudinal del cojín concentrador. Preferentemente, los miembros longitudinales tienen una sección transversal sustancialmente rectangular, en particular sustancialmente cuadrada, estando las esquinas superiores formadas por las cuerdas longitudinales y las esquinas inferiores formadas por otras cuerdas longitudinales. A efectos de la presente divulgación, los términos "superior" e "inferior" se refieren siempre a la posición de funcionamiento del dispositivo.
Para conseguir el máximo volumen del cojín concentrador dentro del dispositivo pivotante, es ventajoso si las cuerdas longitudinales adicionales del miembro longitudinal superior están dispuestas dentro de la cavidad superior y/o las cuerdas longitudinales adicionales del miembro longitudinal inferior están dispuestas dentro de la cavidad inferior del cojín concentrador. En esta forma de realización, las correas longitudinales del miembro longitudinal superior se extienden sustancialmente en el plano del elemento de lámina de cubierta, mientras que las correas longitudinales adicionales están dispuestas en la cavidad superior del cojín concentrador. De manera correspondiente, las correas longitudinales del miembro longitudinal inferior se extienden sustancialmente en el plano del elemento de lámina inferior, mientras que las correas longitudinales adicionales del miembro longitudinal inferior están dispuestas en la cavidad inferior del cojín concentrador. Ventajosamente, el volumen de instalación disponible dentro del dispositivo pivotante puede así aprovecharse de forma óptima.
Preferentemente, las cuerdas longitudinales y/o las cuerdas longitudinales adicionales del miembro longitudinal superior están conectadas entre sí mediante varillas de relleno, en las que preferentemente se prevén más varillas de relleno entre las cuerdas longitudinales y las cuerdas longitudinales adicionales. Así, los miembros longitudinales se diseñan como cerchas. Sorprendentemente, se ha descubierto que el diseño de los longitudinales como cerchas, que es conocido per se de la industria de la construcción, tiene ventajas particulares para la aplicación del cojín concentrador según la invención. En primer lugar, los bordes longitudinales del elemento de lámina de recubrimiento pueden conectarse de forma sencilla y fiable de manera esencialmente hermética a las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal superior en forma de cercha. En segundo lugar, la luz solar puede entrar en el cojín concentrador entre las cuerdas longitudinales y las varillas de relleno, lo que aumenta la cantidad de luz disponible para concentrarse en el absorbedor. En tercer lugar, estas cerchas están disponibles a bajo costo en una amplia variedad de dimensiones, lo que puede reducir el costo de fabricación del concentrador. En cuarto lugar, el diseño del miembro longitudinal superior como cercha permite una rigidización óptima del cojín concentrador en su dirección longitudinal, lo que permite mantener bajos los efectos de las influencias externas sobre la geometría del cojín concentrador, en particular sobre la curvatura cóncava de la lámina reflectora.
Según una forma de realización particularmente preferida, se prevé un dispositivo de ajuste entre el miembro longitudinal superior del dispositivo de sujeción y el dispositivo pivotante, con el que se puede ajustar la distancia
entre el miembro longitudinal superior y el dispositivo pivotante. Adicional o alternativamente, se prevé otro dispositivo de ajuste entre el miembro longitudinal inferior del dispositivo de sujeción y el dispositivo pivotante, con el que se puede ajustar la distancia entre el miembro longitudinal inferior y el dispositivo pivotante. En la eficiencia del cojín concentrador influye un gran número de factores, que además se solapan de forma compleja. Aun así, en pruebas extensas, ha sido sorprendentemente encontrado que la eficacia del cojín concentrador puede ser en gran parte mantenido en uso continuo cuándo tal ajuste de altura del miembro longitudinal superior, relativo a su posición operativa, está hecho. Se ha observado que los materiales (plásticos) del cojín concentrador tienden a deslizarse. Esto se refiere en particular al material plástico del elemento de la lámina de recubrimiento, que preferentemente es de etileno tetrafluoroetileno (ETFE). En esta forma de realización, las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal superior se extienden sustancialmente en el plano del elemento de lámina de cubierta, mientras que las cuerdas longitudinales adicionales están dispuestas en la cavidad superior del cojín concentrador. Como resultado, el absorbedor suspendido del miembro longitudinal superior en la cavidad superior del cojín concentrador está situado, al menos parcialmente, fuera del área focal de la lámina reflectora. Esto tiene un efecto perjudicial en la eficiencia de la conversión de energía. Mediante el ajuste manual o automático del miembro longitudinal superior en relación con el dispositivo de giro, se puede garantizar permanentemente la alineación esencialmente horizontal del miembro longitudinal superior. Esto permite colocar el absorbedor de forma fiable en el foco de la lámina reflectora curvada entre las cámaras de presión del cojín concentrador, incluso si el material plástico del elemento de la lámina de recubrimiento está sometido a un proceso de envejecimiento o fluencia. El dispositivo de ajuste puede montarse con poco esfuerzo entre el dispositivo pivotante y el dispositivo de sujeción, de modo que apenas se incrementa el esfuerzo de fabricación. Por consiguiente, la eficiencia del cojín concentrador puede aumentarse de forma mucho más rentable mediante la disposición del dispositivo de ajuste que mediante otras medidas, como el uso de dispositivos de sujeción más rígidos. Esto significa que los costos de fabricación pueden mantenerse especialmente bajos.
El dispositivo de ajuste adicional para el ajuste de la altura del miembro longitudinal inferior puede diseñarse de acuerdo con el dispositivo de ajuste para el ajuste de la altura del miembro longitudinal superior, por lo que, en aras de la simplicidad, en lo sucesivo sólo se hará referencia al dispositivo de ajuste.
Con respecto a un diseño estructuralmente sencillo y rentable, es ventajoso si el dispositivo de ajuste para ajustar la distancia entre el miembro longitudinal superior y el dispositivo pivotante tiene un elemento de ajuste, en particular una varilla roscada, dispuesta en particular esencialmente perpendicular a la dirección longitudinal del miembro longitudinal superior. Preferentemente, un extremo del elemento de ajuste está conectado al dispositivo pivotante y el otro extremo del elemento de ajuste está conectado a una de las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal superior. Para ello, el dispositivo pivotante puede comprender un elemento angular con una brida de montaje sustancialmente horizontal en la que se dispone un extremo del elemento de ajuste. Preferentemente, el elemento de ajuste está diseñado como una varilla roscada que, para ajustar la distancia entre el dispositivo pivotante y el miembro longitudinal superior, puede desplazarse en una abertura de sujeción, en particular en el miembro longitudinal superior, y puede fijarse en la posición deseada con al menos una tuerca roscada.
De acuerdo con una forma de realización preferida alternativa, al menos un elemento de palanca de rodilla con dos partes de pata conectadas entre sí de forma articulada está dispuesto entre el miembro longitudinal superior y el dispositivo pivotante, en donde un ángulo de apertura entre las partes de pata del elemento de palanca de rodilla puede cambiarse para ajustar la distancia entre el dispositivo pivotante y el miembro longitudinal superior. En consecuencia, el elemento de palanca de rodilla está dispuesto para ser pivotante entre un primer estado con un ángulo de apertura menor de las partes de la pierna, en donde el miembro longitudinal superior está más alejado del punto de fijación en el dispositivo pivotante, y un segundo estado con un ángulo de apertura mayor de las partes de la pierna, en donde el miembro longitudinal superior está dispuesto más cerca del punto de fijación en el dispositivo pivotante. Preferentemente, el elemento pivotante está dispuesto para un ajuste sustancialmente continuo entre una distancia máxima y una distancia mínima entre el miembro longitudinal superior y el dispositivo pivotante. Preferentemente, el elemento de palanca de rodilla está conectado a un elemento de bloqueo para fijar el elemento de palanca de rodilla con un ángulo de apertura determinado.
Para poder ajustar de forma sencilla la distancia entre el miembro longitudinal superior y el dispositivo pivotante, es ventajoso que el al menos un elemento de palanca pivotante para modificar el ángulo de apertura esté acoplado a un elemento de ajuste que, preferentemente, esté dispuesto de forma sustancialmente paralela a la dirección longitudinal del miembro longitudinal superior. Es ventajoso que el ajuste pueda realizarse con poca fuerza de accionamiento. Preferentemente, en este diseño, se prevé una transmisión entre el ajuste del elemento de ajuste y el giro del elemento de palanca de rodilla. Preferentemente, se prevé una varilla roscada como elemento de ajuste.
Para acercar el miembro longitudinal superior al dispositivo pivotante o alejarlo de él, es favorable que dos elementos de palanca de rodilla dispuestos en las cuerdas longitudinales del miembro longitudinal superior estén
conectados entre sí a través de una biela, que preferentemente está engranada por el elemento de ajuste. En consecuencia, los elementos de palanca de rodilla se prevén en las cuerdas longitudinales opuestas, con una barra de conexión que se extiende entre los elementos de palanca de rodilla. Esto permite acoplar el ajuste de los elementos de la palanca de rodilla de modo que la distancia entre el miembro longitudinal superior y el dispositivo de giro pueda variarse en la misma medida en ambos lados. Para la presente divulgación, la distancia entre el miembro longitudinal superior y el dispositivo pivotante se define como la distancia más corta entre el lado superior del miembro longitudinal superior y el lado inferior del dispositivo pivotante.
Para la transmisión de fuerza entre el miembro longitudinal superior y el dispositivo pivotante, es ventajoso que en cada cuerda longitudinal se fijen dos elementos pivotantes, que están separados entre sí en la dirección longitudinal del miembro longitudinal superior y que preferentemente están acoplados entre sí a través del elemento de ajuste.
Para evitar una deformación no deseada del miembro longitudinal superior durante el funcionamiento sin la intervención del personal de manejo, es favorable que el dispositivo de ajuste disponga de un elemento de accionamiento con el que se pueda ajustar automáticamente la distancia entre el dispositivo de giro y el miembro longitudinal superior en función de una condición de carga del miembro longitudinal superior. En esta forma de realización, la distancia entre el dispositivo pivotante y el miembro longitudinal superior se regula automáticamente durante el funcionamiento para mantener el miembro longitudinal superior esencialmente libre de deformaciones entre los puntos de fijación en el dispositivo pivotante. Para ello, el elemento de accionamiento está dispuesto para detectar la condición de carga del miembro longitudinal superior, que es causada por la sujeción del cojín concentrador al miembro longitudinal superior. Dependiendo de la condición de carga, la distancia entre el dispositivo de giro y el miembro longitudinal superior se modifica automáticamente.
De acuerdo con una forma de realización particularmente preferida, se prevé un elemento de resorte como elemento de accionamiento, por lo que la distancia entre el dispositivo de giro y el miembro longitudinal superior se puede ajustar contra la fuerza del elemento de resorte en función del estado de carga del miembro longitudinal superior. Debido a la fluencia del material plástico junto a la abertura de paso superior del cojín concentrador, se ejerce una fuerza adicional, en particular en dirección vertical, sobre el miembro longitudinal superior, lo que provoca una compresión del elemento de resorte, por lo que el miembro longitudinal superior se acerca al dispositivo de giro contra la acción del resorte. De este modo, se consigue un equilibrio de fuerzas que mantiene siempre el miembro longitudinal superior a la distancia óptima del dispositivo de giro, de modo que se evita de forma fiable la flexión hacia arriba del miembro longitudinal en su dirección longitudinal. Como resultado, el absorbedor de la parte inferior del miembro longitudinal superior puede mantenerse con precisión en la zona focal del reflector o de la lámina del espejo.
Para anclar el dispositivo pivotante a una estructura de suelo, se puede prever un dispositivo de anclaje que preferentemente comprende un dispositivo de suspensión para suspender el dispositivo pivotante. En la técnica anterior del documento WO 2012/145774, los anillos de seguimiento se apoyan en elementos de base en el lado del suelo. Sin embargo, las pruebas han demostrado que los anillos de seguimiento apoyados en el suelo están sujetos a elevados momentos de inclinación durante su funcionamiento, en particular debido a las cargas del viento. Para soportar las cargas durante el funcionamiento, los anillos de seguimiento debían ser comparativamente macizos. Sin embargo, en el diseño anterior, las cargas externas no podían mantenerse completamente alejadas del concentrador en forma de tubo y del bastidor de anclaje. Como resultado de las influencias externas, se observaron estados de deformación del concentrador durante su funcionamiento. Sin embargo, estas deformaciones podrían acortar la vida útil del concentrador o causar daños. Sin embargo, aún más importante es que las influencias sobre la geometría de la lámina curva del reflector pueden reducir la eficiencia del concentrador. Además, la suspensión para el absorbedor no siempre se mantuvo completamente en la zona focal de la lámina reflectora. Esto también tiene un efecto negativo en la eficiencia del concentrador. Para mejorar la absorción de las cargas externas, en particular las cargas de viento, es favorable que el dispositivo de anclaje disponga de un dispositivo de suspensión para suspender el dispositivo pivotante. A diferencia de la técnica anterior, el dispositivo de giro y sujeción del cojín concentrador ya no se apoya en el suelo desde la parte inferior, sino que está suspendido en la parte superior de un dispositivo de suspensión. Por consiguiente, el dispositivo pivotante, al que está fijada el cojín concentrador en estado de funcionamiento, está soportado esencialmente en su totalidad por el dispositivo de suspensión. El dispositivo pivotante está dispuesto para hacer pivotar el cojín concentrador, preferentemente alrededor de su eje longitudinal. A los efectos de la presente divulgación, la suspensión del dispositivo pivotante significa que los puntos de fijación entre el dispositivo de suspensión y el dispositivo pivotante están dispuestos exclusivamente por encima de un plano que comprende el centro de masa del dispositivo pivotante. Los términos "por encima" y "por debajo" se refieren aquí a la posición de funcionamiento del aparato. Este diseño tiene la ventaja particular de que las cargas externas, como las fuerzas del viento, pueden absorberse con especial eficacia y transferirse a una cimentación en el emplazamiento. Es especialmente ventajoso que el concentrador en forma de cojín o de tubo se mantenga en gran medida libre de influencias externas. Como resultado, la curvatura cóncava de la lámina reflectora entre las
cámaras de presión superior e inferior del concentrador puede mantenerse con precisión, de modo que la focalización de la radiación solar en el absorbedor tiene lugar con un alto grado de eficacia. Además, el diseño según la invención es ventajoso en que el dispositivo pivotante puede hacerse más delgado que en la técnica anterior. Así se ahorran costos de material. Además, se reduce el grado de sombreado de la lámina reflectora, lo que permite aumentar aún más la eficiencia.
Para suspender el dispositivo pivotante del cojín concentrador, es ventajoso que el dispositivo de suspensión tenga al menos un bastidor de soporte, preferentemente una pluralidad de bastidores de soporte dispuestos espaciados en la dirección longitudinal del cojín concentrador, teniendo el al menos un bastidor de soporte en cada caso al menos un primer elemento de bastidor en un lado longitudinal del cojín concentrador y un segundo elemento de bastidor en el otro lado longitudinal del cojín concentrador. Ventajosamente, el bastidor de soporte puede fabricarse muy bien a partir de perfiles estándar, lo que conlleva considerables ventajas de costo incluso para pequeñas cantidades.
Para aumentar la estabilidad del dispositivo de suspensión, es ventajoso que el bastidor portador tenga un tercer elemento de bastidor por encima del cojín concentrador, que conecte el primer elemento de bastidor en un lado longitudinal del cojín concentrador con el segundo elemento de bastidor en el otro lado longitudinal del cojín concentrador. En esta forma de realización, el bastidor de soporte se extiende desde un lado longitudinal del cojín concentrador a través de la parte superior del cojín concentrador hasta el otro lado longitudinal del cojín concentrador, de modo que el cojín concentrador se dispone completamente dentro del bastidor de soporte en el estado de funcionamiento montado. El dispositivo pivotante se suspende preferentemente de la parte inferior del bastidor portante. Por consiguiente, el dispositivo pivotante está preferentemente enmarcado en su totalidad por el bastidor portante. Este diseño ha demostrado ser especialmente favorable para absorber las fuerzas que se producen durante el funcionamiento, por ejemplo, las fuerzas del viento.
Para el seguimiento del cojín concentrador a la trayectoria del sol, es ventajoso si un dispositivo de rodamiento giratorio, en particular un rodamiento de rodillos, se proporciona entre el dispositivo de suspensión y el dispositivo giratorio. Tales rodamientos de rodillos son conocidos per se en la técnica anterior, ver, p. ej., el documento WO 2012/145774. La disposición de rodamientos de rodillos tiene elementos de rodillos, que se prevén en particular en un carro. Los elementos de rodillo están conectados a un accionamiento, por lo que los elementos de rodillo en el estado accionado generan un par debido a una conexión por fricción al rodar sobre el dispositivo pivotante, lo que hace que el dispositivo pivotante gire con el cojín concentrador alrededor de un eje, en particular alrededor del eje longitudinal del cojín concentrador.
Para fijar el cojín concentrador al dispositivo de sujeción, es especialmente conveniente que el miembro longitudinal superior conectado al elemento de lámina de cubierta y el miembro longitudinal inferior conectado al elemento de lámina inferior del cojín concentrador tengan un diseño sustancialmente idéntico. Preferentemente, el miembro longitudinal superior y el miembro longitudinal inferior están formados a la manera de miembros de celosía, el miembro longitudinal superior pasa a través de la abertura de paso en el elemento de lámina de cubierta y el miembro longitudinal inferior pasa a través de la abertura de paso inferior en el elemento de lámina inferior.
La invención se explicará con más detalle a continuación haciendo referencia a ejemplos de realizaciones que se muestran en el dibujo, a los que, sin embargo, no pretende limitarse. En el dibujo:
Fig. 1a muestra una vista esquemática de un dispositivo según la invención para concentrar la radiación solar en un absorbedor (cf. Fig. 2), en donde varios anillos giratorios para bascular un cojín concentrador (cf. Fig. 1b, 1c y Fig. 2) están suspendidos de un bastidor de soporte;
Fig. 1b muestra otra vista esquemática del dispositivo según la invención tal como se muestra en la Fig. 1a, en la que también es visible el cojín concentrador (sin sus piezas extremas);
Fig. 1c muestra otra vista esquemática del dispositivo según la invención como se muestra en la Fig. 1b, en la que el cojín concentrador es visible en el estado de funcionamiento incluyendo sus piezas finales;
Fig. 2 muestra una vista en sección transversal del dispositivo según la Fig. 1, en la que el cojín concentrador es visible en estado montado;
Fig. 3 muestra una vista esquemática detallada de una sección del dispositivo según las Fig. 1, 2, en la que puede verse la fijación de un miembro longitudinal superior que lleva el cojín concentrador al anillo giratorio;
Fig. 4a y Fig. 4b muestran cada una una vista esquemática de un dispositivo de cojinete giratorio para hacer pivotar el dispositivo giratorio;
Fig. 5 muestra una vista esquemática detallada de una sección del dispositivo según las Fig. 1 a 3, en la que puede verse la fijación del cojín concentrador al miembro longitudinal superior;
Fig. 6a muestra el detalle A ilustrado con un círculo en la Fig. 5;
Fig. 6b muestra una vista detallada correspondiente a la Fig. 6a con un diseño alternativo del miembro longitudinal superior;
Fig. 7a y Fig. 7b muestran cada uno un detalle de un diseño alternativo del dispositivo según la invención, en el cual un cierre de cremallera hermético se proporciona para conectar el cojín concentrador al miembro longitudinal superior;
Fig. 8a y Fig. 8b muestran cada una una sección de otro diseño alternativo del dispositivo según la invención, en donde los bordes longitudinales del cojín concentrador pueden sujetarse a las correas longitudinales superiores del miembro longitudinal, en donde en
la Fig. 8a muestra la posición de desbloqueo y la Fig. 8b la posición de sujeción;
Fig. 9 muestra una vista en diagrama ampliada de uno de los anillos giratorios del dispositivo concentrador según las Fig. 1 a 3, en donde los miembros longitudinales están montados en el anillo giratorio de forma que su altura es ajustable;
Fig. 10a muestra una vista ampliada del detalle B ilustrado con un círculo en la Fig. 9, en la que el dispositivo de ajuste se ajusta a una distancia mayor entre el miembro longitudinal superior y el anillo giratorio mediante una varilla roscada;
Fig. 10b muestra una vista detallada correspondiente a la Fig. 10a, en la que el miembro longitudinal se ha acercado al anillo giratorio ajustando la varilla roscada;
Fig. 11a a 11d vistas detalladas de una versión alternativa del dispositivo de ajuste, en la que se proporcionan elementos de palanca pivotante entre el anillo giratorio y el miembro longitudinal superior para ajustar la distancia, estando los elementos de palanca pivotante en las Fig. 11a, 11c ajustados a una distancia mayor entre el anillo giratorio y el miembro longitudinal superior que en las Fig. 11b, 11d; y
Fig. 12a a 12d muestran vistas detalladas de una versión alternativa del dispositivo de ajuste, en la que los elementos de palanca pivotante pueden ajustarse automáticamente a la distancia adecuada entre el anillo giratorio y el miembro longitudinal superior contra la fuerza de un elemento de resorte, estando los elementos de palanca pivotante en las Fig. 12a, 12c ajustados a una distancia mayor entre el anillo giratorio y el miembro longitudinal superior que en las Fig. 12b, 12d.
La Fig. 1 muestra un dispositivo 1 para concentrar la radiación solar en un absorbedor 1' (ver Fig. 2). El aparato 1 dispone de un cojín concentrador inflable 2 (véanse las Fig. 1b, 1c y 2). El cojín concentrador 2 tiene un elemento de lámina de recubrimiento 3" con una ventana de entrada transmisora de luz 3 para acoplar la radiación solar y una lámina reflectora 6 que divide el cojín concentrador 2 en al menos dos cavidades 4, 5 y está curvada en el estado de funcionamiento para concentrar la radiación solar en un absorbedor 1'. La lámina reflectora 6 tiene una superficie de espejo 6' que concentra la radiación solar acoplada en la dirección del absorbedor 1'. El absorbedor 1', que también debe entenderse como un panel solar, está situado en la zona focal de la superficie de espejo 6' dentro de la cavidad superior 4 del cojín concentrador 2 contigua a la ventana de entrada 3. El absorbedor 1' puede ser, en particular, un tubo por el que circula el medio o un elemento fotovoltaico. De este modo, el concentrador puede utilizarse tanto para la energía fotovoltaica concentrada (CPV = Concentrated Photovoltaics) como para la energía solar térmica concentrada (CSP = Thermal Concentrated Solar Power). Durante el funcionamiento del concentrador, se forma una diferencia de presión en las cavidades llenas de aire 4, 5, que hace que la lámina reflectora 6 se curve uniformemente de forma cóncava, de modo que la radiación solar acoplada se enfoca desde la superficie reflectora 6' hacia el absorbedor 1'. El cojín concentrador 2 está diseñado para ser básicamente autoportante en el estado lleno de aire comprimido en las cavidades 4, 5, por lo que se puede realizar un peso considerablemente menor en comparación con los concentradores solares convencionales. Tal como se conoce en el estado de la técnica, el cojín concentrador 2 está construido a partir de láminas individuales (de plástico) de paredes finas; para la ventana de entrada 3 se ha previsto una lámina transparente.
Como puede observarse en la Fig. 1, se ha previsto un dispositivo de giro 7 para hacer pivotar el cojín concentrador 2. El dispositivo pivotante 7 dispone de varios elementos pivotantes en forma de anillos pivotantes 8 que rodean el cojín concentrador 2 en dirección circunferencial. Los anillos giratorios 8 del dispositivo giratorio 7 forman juntos un sistema de seguimiento para seguir la pista de la plataforma concentradora 2 en funcionamiento según la trayectoria del sol. Para ello, el dispositivo pivotante 7 está configurado para hacer pivotar el cojín concentrador 2 alrededor de al menos un eje de el cojín concentrador 2, en este caso específicamente el eje longitudinal de el cojín concentrador 2.
Como también se puede ver en las Figuras 1, 2, para el dispositivo giratorio 7 también está previsto un dispositivo de anclaje 9, presentando el dispositivo de anclaje 9 un dispositivo de suspensión 10 para suspender los anillos giratorios 8 del dispositivo giratorio 7 en la forma de realización mostrada. El dispositivo de suspensión 10 tiene una pluralidad de bastidores de soporte 11 que están dispuestos espaciados entre sí en la dirección longitudinal del cojín concentrador 2 y tienen puntos de fijación para los anillos pivotantes 8 del dispositivo pivotante 7. Los puntos de fijación están dispuestos por encima de un plano 7' (ver Fig. 2) de los anillos giratorios 8, que tiene el centro de masa. Cada bastidor portador 11 tiene un primer elemento de bastidor 12 en un lado longitudinal del cojín concentrador 2 y un segundo elemento de bastidor 13 en el otro lado longitudinal del cojín concentrador 2. Además, el bastidor portante 11 tiene un tercer elemento de bastidor 14 por encima del dispositivo pivotante 7 con el cojín
concentrador 2. El primer elemento del bastidor 12, situado en un lado longitudinal del cojín concentrador 2, está unido al segundo elemento del bastidor 13, situado en el otro lado longitudinal del cojín concentrador 2, a través del tercer elemento del bastidor 14. En consecuencia, el bastidor de soporte 11 se extiende en un arco desde un lado longitudinal del cojín concentrador 2 a través del cojín concentrador 2 hasta el otro lado longitudinal del cojín concentrador 2.
Como se muestra además en las Fig. 1, 2, el primer miembro de bastidor 12 y el segundo miembro de bastidor 13 comprenden cada uno una primera porción de bastidor recta o lineal 12a, 13a y una segunda porción de bastidor recta o lineal 12b, 13b. El primer miembro del bastidor 12a, 13a está dispuesto sustancialmente vertical cuando está en uso, con el extremo inferior del primer miembro del bastidor 12a, 13a montado en un miembro de base 27. La segunda parte del bastidor 12b, 13b está inclinada hacia el interior desde el extremo superior de la primera parte del bastidor 12a, 13a, hacia el cojín concentrador 2.
Como puede verse en las Fig. 1 y 2, el primer elemento del bastidor 12, el segundo elemento del bastidor 13 y el tercer elemento del bastidor 14 están formados por elementos de perfil alargados, que en la realización mostrada tienen una sección transversal en forma de I. Los elementos de bastidor 12, 13, 14 están dispuestos en un plano sustancialmente perpendicular a la dirección longitudinal del cojín concentrador 2.
Como puede verse en la Fig. 1, el dispositivo de suspensión 10 tiene una pluralidad de, en la realización mostrada tres, bastidores de soporte 11, que están conectados entre sí a través de una pluralidad de elementos tensores 15 en forma de elementos de cable. El número de bastidores de soporte 11 depende de la longitud del cojín concentrador 2. Cada uno de los bastidores de soporte 11 lleva un anillo giratorio 8 que rodea el cojín concentrador 2. En la forma de realización mostrada, por un lado, los primeros elementos de bastidor 12 de los bastidores portantes 11 en un lado longitudinal del cojín concentrador 2 están arriostrados entre sí mediante elementos tensores 15, y por otro lado, los elementos tensores 15 están dispuestos entre los segundos elementos de bastidor 13 de los bastidores portantes 11 en el otro lado longitudinal del cojín concentrador 2. En ambos lados largos, dos elementos tensores 15 están tensados transversalmente entre los bastidores portadores 11 en la forma de realización mostrada. El bastidor de soporte delantero 11' y el bastidor de soporte trasero 11", cada uno con respecto a la dirección longitudinal del cojín concentrador 2, están sujetos a los elementos de base 17 mediante otros elementos de sujeción 16 en ambos lados longitudinales del cojín concentrador 2. En la forma de realización mostrada, los elementos tensores adicionales 16 están formados por regiones extremas de elementos tensores 15 entre los bastidores de soporte 11.
Como puede observarse en la Fig. 2, entre el dispositivo de suspensión 10 y los anillos de pivote 8 del dispositivo de pivote 7 hay dispositivos de rodamiento de pivote 18 en forma de rodamientos de rodillos 19, 20. En la forma de realización mostrada, un primer rodamiento de rodillos 19 está provisto en el primer elemento de bastidor 12 del dispositivo de suspensión 10 y un segundo rodamiento de rodillos 20 está provisto en el segundo elemento de bastidor 13 del dispositivo de suspensión 10.
Como puede verse en la Fig. 3, los anillos de pivote 8 tienen cada uno un elemento guía 21 para los rodamientos de rodillos 19, 20, en donde los elementos de rodillos exteriores 22 ruedan en el lado superior del elemento guía 21 y los elementos de rodillos interiores 23 ruedan en el lado interior del elemento guía 21. Los elementos de rodillos 22, 23 de los rodamientos de rodillos 19, 20 están montados en carros 24, que están fijados a la parte inferior del anillo giratorio 8. En la forma de realización mostrada, los anillos giratorios 8 tienen cada uno una sección transversal en forma de I, por lo que las bridas superiores 25 de los anillos giratorios 8 en forma de I están formadas como elementos de guía 21 para los rodamientos de rodillos 19, 20.
Como puede observarse en la Fig. 1b, el dispositivo de suspensión 10 está provisto de un dispositivo de cubierta 26, que puede transferirse entre una posición de protección que cubre al menos parcialmente el cojín concentrador 2 y una posición de estiba que expone sustancialmente por completo el cojín concentrador 2. En la forma de realización mostrada, una pluralidad de dispositivos de cubierta 26 están fijados cada uno entre dos bastidores de soporte adyacentes 11 a los primeros elementos de bastidor 12 en un lado longitudinal del cojín concentrador 2 o a los primeros elementos de bastidor 13 en el otro lado longitudinal del cojín concentrador 2. En la realización mostrada, los dispositivos de cubierta 26 comprenden una pluralidad de elementos de listón interconectados que son transferibles entre una posición empujada y una posición separada. En la ilustración de la Fig. 1b, los dos dispositivos de cubierta frontal 26 están dispuestos en posición de empuje, en la que las fuerzas del viento pueden actuar sobre la mitad inferior del cojín concentrador 2. Los dos dispositivos de cubierta trasera 26, por otra parte, están dispuestos en la posición de separación, en la que las fuerzas del viento pueden mantenerse alejadas de la región inferior del cojín concentrador 2. Los dispositivos de cobertura 26 pueden ser motorizados o transferidos manualmente entre la posición de estiba y la posición de protección.
Como puede observarse en las Fig. 1, 3, el dispositivo 1 también dispone de un dispositivo de sujeción 31 para el cojín concentrador 2, que tiene (en cada caso con respecto a la posición de funcionamiento) un miembro longitudinal superior 32 y un miembro longitudinal inferior 33. En la posición de funcionamiento, el miembro longitudinal superior 32 está dispuesto por encima del miembro longitudinal inferior 33 en cualquier posición angular del dispositivo de giro pivotante 7. En la posición inicial no pivotante del dispositivo de giro 7 (ver Fig. 2), el miembro longitudinal superior 32 está dispuesto exactamente en el lado superior, el miembro longitudinal inferior 33 exactamente en el lado inferior del cojín concentrador. El miembro longitudinal superior 32 soporta el absorbedor 1' (ver Fig. 2), mientras que el miembro longitudinal inferior 33 contribuye a la disipación de las cargas externas. Ambas miembros longitudinales 32, 33 se extienden en la dirección longitudinal del cojín concentrador 2 entre una pieza extrema delantera 2' y una pieza extrema trasera 2" en las caras extremas del cojín concentrador 2 (ver Fig. 1c).
Como puede verse en el dibujo, el miembro longitudinal superior 32 está suspendido interiormente de la zona superior de los anillos giratorios 8. El miembro longitudinal inferior 33 también está fijado en el interior, pero en la zona inferior de los anillos giratorios 8. El miembro longitudinal superior 32 está conectado a un lado superior del cojín concentrador 2 orientado hacia la radiación solar. El miembro longitudinal inferior 33 está conectado a un lado inferior del cojín concentrador 2 orientado en sentido opuesto a la radiación solar. Los miembros longitudinales 32, 33 están diseñados como largueros de celosía en la versión mostrada. Como puede verse en la Fig. 2, los miembros longitudinales están dispuestos en un plano 7" que tiene como centro el anillo giratorio 8.
Como puede verse en la Fig. 5, el miembro longitudinal superior 32 está dispuesto en una abertura de paso superior 34 del cojín concentrador 2, que está cerrada de forma sustancialmente hermética por todos sus lados. Para ello, el miembro longitudinal superior 32 tiene dos tiras longitudinales 35 que se extienden en la dirección longitudinal del cojín concentrador 2 (es decir, en la dirección de su mayor extensión), cada una de las cuales está conectada de manera sustancialmente hermética a los bordes longitudinales del cojín concentrador 2 a ambos lados de la abertura de paso superior 34 del elemento de lámina de recubrimiento 3". Por lo tanto, el miembro longitudinal superior 32 tiene sustancialmente la misma anchura que la abertura pasante 34 del cojín concentrador 2, que se extiende en la dirección longitudinal del cojín concentrador 2 a lo largo de prácticamente toda su longitud. Para evitar la salida de aire de la cavidad superior 4 del cojín concentrador, entre los flejes longitudinales 35 se dispone una tira de lámina de sellado 36, con la que se cierra la abertura de paso superior 34 del cojín concentrador 2. La tira de lámina de sellado 36 está hecha de un material plástico transparente, en particular etileno tetrafluoroetileno (ETFE).
El miembro longitudinal inferior 33 está dispuesto en una abertura de paso inferior 34' sustancialmente cerrada herméticamente del cojín concentrador 2 (ver Fig. 1b), en la que la abertura de paso inferior 34' se extiende en un elemento de lámina inferior 3' del cojín concentrador 2 contiguo a la cavidad inferior 5. Las aberturas de paso superior 34 e inferior 34' tienen la misma extensión longitudinal que el miembro longitudinal superior 32 y el miembro longitudinal inferior 33, respectivamente. De este modo, el miembro longitudinal inferior 33 tiene una forma sustancialmente idéntica a la del miembro longitudinal superior 32. Además, la conexión entre el miembro longitudinal inferior 33 y el elemento de lámina inferior 3' está diseñada de acuerdo con la conexión entre el miembro longitudinal superior 33 y el elemento de lámina superior 3". Por lo tanto, las siguientes explicaciones relativas al miembro longitudinal superior 32 deben entenderse en consecuencia para el miembro longitudinal inferior 33.
Como se muestra además en la Fig. 5, el miembro longitudinal superior 32 tiene otras dos correas longitudinales 37 que se extienden paralelas a las correas longitudinales 35 en la dirección longitudinal del cojín concentrador 2. Las otras cuerdas longitudinales 37 del miembro longitudinal superior 32 están dispuestas dentro de la cavidad superior del cojín concentrador 2. Las cuerdas longitudinales 35 y las demás cuerdas longitudinales 37 del miembro longitudinal superior 32 están unidas entre sí con formación de huecos mediante varillas de relleno 38. Entre las cuerdas longitudinales 35 y las otras cuerdas longitudinales 37 hay otras barras de relleno 39.
Como se muestra en detalle en la Fig. 6, los elementos de perfil 40 están dispuestos en las cuerdas longitudinales 35 del miembro longitudinal superior 32. Cada elemento de perfil 40 está conectado, por un lado, a un elemento de unión 41 para una conexión sustancialmente hermética con el borde longitudinal adyacente del elemento de película de recubrimiento 3" y, por otro lado, a otro elemento de unión 42 para una conexión sustancialmente hermética con el borde longitudinal adyacente de la tira de película de sellado 36. La Fig. 6b muestra una forma de realización en la que el elemento de perfil 40 está fijado como componente separado a la parte superior de la correa longitudinal 35. De acuerdo con la Fig. 6b, el elemento de perfil 40 está formado integralmente con la cuerda longitudinal 35 del miembro longitudinal superior 32.
Como puede verse en la Fig. 6, en esta forma de realización se prevén elementos de retención 40' en las cuerdas longitudinales 35 del miembro longitudinal superior 32 para la conexión positiva a elementos de retención correspondientes (no mostrados) en el dispositivo de giro 7 con el fin de suspender el miembro longitudinal superior 32 del dispositivo de giro 7. En la forma de realización mostrada, el elemento de perfil 40 tiene aberturas de
retención 40" que se extienden en la dirección longitudinal del cojín concentrador 2 para formar los elementos de retención 40', en los que se alojan los correspondientes elementos de retención para conectar el dispositivo pivotante.
En las formas de realización de las Fig. 5, 6, se proporciona un carril de tubería 43 como elemento de conexión 41, en donde un elemento de ribete 44 se recibe herméticamente en el borde longitudinal asociado del elemento de lámina de recubrimiento 3". De forma correspondiente, se prevé otro carril de tubería 45 como otro elemento de conexión 42, en donde se recibe herméticamente otro elemento de tubería 46 en el borde longitudinal asociado de la tira de película de sellado 36.
Las Fig. 7a, 7b muestran una versión alternativa de la conexión entre el miembro longitudinal superior 32 y el elemento de lámina de recubrimiento 3". En esta forma de realización, se prevé un elemento de cremallera 43' como elemento de conexión 41 para conectar con un elemento de cremallera 44' correspondiente en uno de los bordes longitudinales del elemento de película de recubrimiento 3". De forma correspondiente, se prevé otro elemento de cremallera 45' como otro elemento de conexión 42 para conectar con otro elemento de cremallera 46' correspondiente de la tira de película de sellado 36. Los elementos de cierre 43', 45' están dispuestos en el lado superior de un perfil 47 que se extiende en la dirección longitudinal del cojín concentrador 2, cuyo perfil 47 está fijado en el lado superior a la cuerda longitudinal 35 del miembro longitudinal superior 32.
En la Fig. 8, se muestra otra forma de realización alternativa en la que se prevé una "pieza de sujeción 43" como elemento de conexión 41 para sujetar el borde longitudinal asociado del "elemento de lámina de recubrimiento 3". A modo de elemento de unión 42, se ha previsto otra pieza de sujeción 45" para sujetar el borde longitudinal correspondiente de la tira de lámina de sellado 36. Para ello, en la parte superior de la correa longitudinal 35 se ha previsto una parte perfilada 47' que se extiende en la dirección longitudinal del cojín concentrador 2. La parte perfilada 47' tiene superficies de apoyo 47" que cooperan con la parte de sujeción 43" o la parte de sujeción adicional 45". La pieza de apriete 43" es pivotante entre una posición de liberación del borde longitudinal del elemento de lámina de recubrimiento 3" (véase la Fig. 8a) y una posición de apriete del borde longitudinal del elemento de lámina de recubrimiento 3" (véase la Fig. 8b). La pieza de apriete adicional 45" puede oscilar entre una posición de liberación del borde longitudinal de la tira de lámina de cierre 36 (véase la Fig. 8a) y una posición de apriete del borde longitudinal de la tira de lámina de cierre 36 (véase la Fig. 8b).
Como se puede ver en la Fig. 9, entre el miembro longitudinal superior 32, el dispositivo de sujeción 31 y el dispositivo de giro 7 hay un dispositivo de ajuste 48, con el que se puede ajustar la distancia entre el miembro longitudinal superior 32 y el dispositivo de giro 7. Entre el miembro longitudinal inferior 32 y el dispositivo de giro 7 hay otro dispositivo de ajuste, por lo que las siguientes explicaciones sobre el dispositivo de ajuste 48 para el miembro longitudinal superior 32 deben referirse en consecuencia al ajuste del miembro longitudinal inferior 33. El dispositivo de ajuste 48 está conectado, por un lado, a ambas correas longitudinales 35 del miembro longitudinal superior 32 y, por otro, a una brida de fijación horizontal 49.
Según la Fig. 10, el dispositivo de ajuste 48 tiene un elemento de ajuste en forma de una varilla roscada 50 que coopera con las tuercas roscadas 50' para poder ajustar manualmente la distancia entre el miembro longitudinal superior 32 y el dispositivo de giro 7. En la forma de realización de la Fig. 10, la varilla roscada 50 está dispuesta esencialmente perpendicular a la dirección longitudinal del miembro longitudinal superior 32. Las cuerdas longitudinales 35 del miembro longitudinal superior 32 están conectados cada uno a al menos una varilla roscada 50.
De acuerdo con la Fig. 11, entre el miembro longitudinal superior 32 y el dispositivo pivotante 7 están dispuestos varios elementos de palanca 51, que tienen partes de patas 52 conectadas entre sí de forma articulada en sus extremos. Para ajustar la distancia entre el dispositivo pivotante 7 y el miembro longitudinal superior 32, se ajusta el ángulo de apertura entre las partes de las patas 52 de los elementos pivotantes 51. En la forma de realización mostrada, dos elementos de palanca de rodilla longitudinalmente espaciados 51 están unidos a cada una de las dos cuerdas longitudinales 35, que están acopladas entre sí a través de al menos un elemento de ajuste 53 en forma de varilla roscada. Mediante el ajuste de la varilla roscada, se puede ajustar el ángulo de apertura de los elementos pivotantes 51 y, por tanto, la distancia entre el dispositivo pivotante 7 y el miembro longitudinal superior 32. En la forma de realización mostrada, dos elementos de ajuste 53 están dispuestos horizontalmente de forma sustancialmente paralela a la dirección longitudinal del miembro longitudinal superior 32.
Como puede observarse en la Fig. 11, los elementos de palanca de rodilla 53 están conectados entre sí por pares a través de barras de conexión 54 en las cuerdas longitudinales opuestos 35 del miembro longitudinal superior 32. En la versión mostrada, se prevén dos elementos de ajuste 53 en forma de varillas roscadas, que se conectan de forma ajustable a las bielas 54.
De acuerdo con la Fig. 12, el dispositivo de ajuste 48 dispone de un elemento de accionamiento 55 con el que se puede ajustar automáticamente la distancia entre el dispositivo de giro 7 y el miembro longitudinal superior 32 en función de un estado de carga del miembro longitudinal superior 32 (es decir, en particular en función de una fuerza vertical como consecuencia de la fluencia del cojín concentrador 2). Como elemento de accionamiento 55 se ha previsto un elemento de muelle 55', de modo que el miembro longitudinal superior 32 puede acercarse al anillo pivotante 8 contra la fuerza del elemento de muelle 55', en función del estado de carga del miembro longitudinal superior 32. En la forma de realización mostrada, los elementos de ajuste 53 entre las bielas 54 están diseñados como elementos de accionamiento 55.
Claims (10)
1. Dispositivo (1) para concentrar la radiación solar en un absorbedor (1'), que tiene un cojín concentrador inflable (2) que presenta un elemento de lámina de cubierta (3'') con una ventana de entrada transparente (3) para acoplar la radiación solar y una lámina reflectora (6) que divide el cojín concentrador (2) en al menos dos cavidades (4, 5) para concentrar la radiación solar en un absorbedor (1'), con un dispositivo pivotante (7) con el que el cojín concentrador (2) puede bascular en particular alrededor de su eje longitudinal, y con un dispositivo de sujeción (31) fijado al dispositivo pivotante para sujetar el cojín concentrador (2), en donde el dispositivo de sujeción (31) presenta un miembro longitudinal superior (32) que se extiende en la dirección longitudinal del cojín concentrador (2) y está dispuesta en una abertura de paso superior (34) del cojín concentrador (2) sustancialmente cerrada de manera estanca, y un miembro longitudinal inferior (33) que se extiende en la dirección longitudinal del cojín concentrador (2) que está dispuesto en una abertura de paso inferior (34') sustancialmente cerrada de manera estanca del cojín concentrador (2),
en donde el miembro longitudinal superior (32) está conectado a los bordes longitudinales del elemento de lámina de cubierta (3'') que delimita la abertura de paso superior (34) y el miembro longitudinal inferior (33) está conectado a los bordes longitudinales de un elemento de lámina inferior (3') del cojín concentrador (2) que delimita la abertura de paso inferior (34'),
en donde el dispositivo pivotante (7) presenta al menos un elemento pivotante, en particular un anillo pivotante (8), que rodea el cojín concentrador (2) en la dirección circunferencial del mismo, en cuyo interior se fijan el miembro longitudinal superior (32) y el miembro longitudinal inferior (33) del dispositivo de sujeción (31).
2. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque están previstos varios elementos pivotantes, en particular anillos pivotantes (8), espaciados en la dirección longitudinal del cojín concentrador (2), en cuyo lado interior están fijados el miembro longitudinal superior (32) y el miembro longitudinal inferior (33) del dispositivo de sujeción (31).
3. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el miembro longitudinal superior (32) y/o el miembro longitudinal inferior (33) se extienden al menos a lo largo de más de la mitad de la longitud del cojín concentrador (2), extendiéndose preferentemente el miembro longitudinal superior (32) y/o el miembro longitudinal inferior (33) entre una pieza extrema delantera (2') y una pieza extrema trasera (2'') en las caras extremas del cojín concentrador (2).
4. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el miembro longitudinal superior (32) y/o el miembro longitudinal inferior (33) presentan cuerdas longitudinales (35) conectadas entre sí mediante varillas de relleno (38), estando prevista entre las cuerdas longitudinales (35) una tira de película de sellado (36) que puentea la abertura de paso superior (34) o la abertura de paso inferior (34') del cojín concentrador (2).
5. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en cada una de las cuerdas longitudinales (35) del miembro longitudinal superior (32) está dispuesto un elemento de perfil (40), que está conectado, por un lado, a un elemento de unión (41) para la conexión sustancialmente hermética a uno de los bordes longitudinales del elemento de lámina de recubrimiento (3'') y, por otro lado, a otro elemento de unión (42) para la conexión sustancialmente hermética a uno de los bordes longitudinales de la tira de lámina de sellado (36).
6. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el miembro longitudinal superior (32) y/o el miembro longitudinal inferior (33) presentan al menos otras dos correas longitudinales (37) que se extienden paralelas a las correas longitudinales (35) en la dirección longitudinal del cojín concentrador (2).
7. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque las cuerdas longitudinales adicionales (37) del miembro longitudinal superior (32) están dispuestas dentro de la cavidad superior (4) y/o las cuerdas longitudinales adicionales (37) del miembro longitudinal inferior (33) están dispuestas dentro de la cavidad inferior (5) del cojín concentrador (2).
8. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque entre el miembro longitudinal superior (32) del dispositivo de sujeción (31) y el dispositivo pivotante (7) está previsto un dispositivo de ajuste (48), con el que se puede ajustar la distancia entre el miembro longitudinal superior (32) y el dispositivo pivotante (7), y/o porque entre el miembro longitudinal inferior (33) del dispositivo de sujeción (31) y el dispositivo pivotante (7) está previsto otro dispositivo de ajuste (48), con el que se puede ajustar la distancia entre el miembro longitudinal inferior (33) y el dispositivo pivotante (7).
9. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se prevé un dispositivo de anclaje (9) para anclar el dispositivo pivotante (7) a una estructura de suelo, que preferentemente presenta un dispositivo de suspensión (10) para suspender el dispositivo pivotante (7).
10. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque entre el dispositivo de suspensión (10) y el dispositivo pivotante (7) está previsto un dispositivo de rodamiento pivotante (18), en particular un rodamiento de rodillos (19, 20).
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