ES2942420T3

ES2942420T3 - Conjuntos de contrapeso de resorte y rastreadores solares que incorporan conjuntos de contrapeso de resorte

Info

Publication number: ES2942420T3
Application number: ES18760854T
Authority: ES
Inventors: Ronald Corio
Original assignee: Array Technologies Inc
Current assignee: Array Technologies Inc
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2038-03-01
Also published as: JP7206209B2; BR112019018248A2; JP2020512794A; US20240014774A1; KR20200004788A; AU2018226784B2; US10771007B2; WO2018160796A1; US20230124630A1; US11533017B2; CN110573807A; EP3589899A1; EP3589899B1; AU2018226784A1; US20180254740A1; EP3589899A4; ZA201905742B; US11799416B2; US20200403561A1; PL3589899T3

Abstract

Se proporciona un conjunto de seguidor solar que incluye una columna de soporte, un tubo de torsión o viga de torsión conectada a la columna de soporte, un mecanismo de montaje sujeto al tubo de torsión o viga de torsión, un sistema de accionamiento conectado al tubo de torsión o viga de torsión, y un conjunto de contrapeso de resorte conectado al tubo de torsión o barra de torsión. Un conjunto ejemplar de contrapeso de resorte comprende un alojamiento de cojinete y un buje dispuesto dentro del alojamiento de cojinete y configurado para montarse de forma deslizante sobre el tubo de torsión o la viga de torsión, y una o más cuerdas comprimibles hechas de un material flexible. Los cordones comprimibles están ubicados entre el buje y la carcasa del cojinete y proporcionan amortiguación durante el movimiento de rotación del conjunto del seguidor solar. Se proporciona un conjunto de contrapeso de resorte ejemplar que incluye al menos un soporte superior y al menos un soporte inferior, al menos un resorte, un amortiguador y un soporte. Un conjunto ejemplar de contrapeso de resorte comprende un alojamiento de cojinete y un buje dispuesto dentro del alojamiento de cojinete y configurado para montarse de manera deslizable sobre el tubo de torsión o la viga de torsión. El conjunto de contrapeso de resorte puede incluir al menos un resorte helicoidal y un tope de rotación. El casquillo puede estar hecho de un material elastomérico y definir uno o más espacios de aire. El conjunto de contrapeso de resorte puede incluir al menos un resorte helicoidal y un tope de rotación. El casquillo puede estar hecho de un material elastomérico y definir uno o más espacios de aire. El conjunto de contrapeso de resorte puede incluir al menos un resorte helicoidal y un tope de rotación. El casquillo puede estar hecho de un material elastomérico y definir uno o más espacios de aire. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Conjuntos de contrapeso de resorte y rastreadores solares que incorporan conjuntos de contrapeso de resorte CAMPO

[0001] La presente descripción se refiere a conjuntos de contrapeso de resorte. La presente descripción se refiere además a conjuntos de resorte utilizados para equilibrar la rotación de rastreadores solares y matrices solares. ANTECEDENTES

[0002] El documento US9581678B2 se refiere a un conjunto de rastreadores solares que comprende una columna de soporte, una barra de torsión conectada a la columna de soporte, un mecanismo de montaje sujeto a la barra de torsión, un sistema de accionamiento conectado a la barra de torsión y un limitador de torsión conectado a una salida del sistema de accionamiento.

[0003] El documento US2012152316A1 se refiere a un dispositivo de seguimiento que contiene, para cada caso un módulo fotovoltaico, un armazón de soporte, que tiene un dispositivo de seguimiento vertical y un dispositivo de seguimiento horizontal que está mecánicamente acoplado a este último.

[0004] El documento US2014230804A1 describe un rastreador solar.

[0005] El documento KR101356801 B1 se refiere a un aparato de captación de energía solar.

[0006] El documento CN101293469 A se refiere a un eje amortiguador de una barra de goma de forma especial.

[0007] El documento GB 2313355 se refiere a una plataforma elevable.

[0008] Los sistemas de seguimiento solar se emplean en aplicaciones fotovoltaicas y solares térmicas para aumentar la captación de la luz solar al apuntar los paneles fotovoltaicos o colectores al sol a lo largo del movimiento diario del sol en el cielo. Al hacerlo, los sistemas de seguimiento incorporan puntos de pivote o cojinetes sobre los que girar. Estos cojinetes pueden colocarse en el centro de gravedad del sistema de seguimiento o pueden ubicarse debajo de la matriz fotovoltaica o de colectores.

[0009] El enfoque de equilibrio de matriz, la técnica de colocar las carcasas de cojinete en o cerca del centro de gravedad de la matriz, tiene el beneficio de aliviar la tensión en el aparato de accionamiento de posicionamiento porque hay poco o ningún peso en voladizo para crear una carga de momento inherente en el sistema de posicionamiento. Además, equilibrar el sistema mecánico alrededor del centro de gravedad también reduce o elimina la desviación de torsión de la estructura de soporte, lo que puede permitir menos requisitos de material de la estructura.

[0010] Para contrarrestar con un punto de pivote colocado en o cerca del centro de gravedad de un sistema de seguimiento, la mayoría de los diseños deben ubicar los puntos de pivote por encima de la superficie de los módulos fotovoltaicos o colectores térmicos. Esto crea complejidad en la estructura, en los puntos de pivote del cojinete, y crea ineficiencias de densidad porque debe haber espacios en la superficie de recogida donde se encuentran los cojinetes. Los espacios donde se encuentran los cojinetes del centro de gravedad se conocen comúnmente como espacio muerto en el sistema porque la recolección solar no es posible en estas áreas del sistema. Cuando se usan en un parque solar fotovoltaico grande o colector térmico, estos espacios muertos en la longitud Norte/Sur de la fila de rastreadores se multiplican por el espacio Este/Oeste que se requiere entre los rastreadores y dan como resultado una reducción considerable de la densidad en todo un campo.

[0011] Por consiguiente, existe la necesidad de un sistema mejorado para equilibrar la rotación de un sistema de seguimiento. También existe la necesidad de un sistema de equilibrado mejorado que elimine los espacios muertos en el sistema. Existe la necesidad de un sistema de equilibrado mejorado que sea menos complejo, requiera menos material estructural y dé como resultado una menor desviación torsional en el sistema.

RESUMEN

[0012] Las realizaciones ejemplares de la presente descripción alivian en gran medida las desventajas de los sistemas de equilibrio conocidos para rastreadores solares al incorporar elementos de resorte en el rastreador solar para contrarrestar la rotación mecánica en lugar de los puntos de pivote del centro de gravedad. Esto proporciona la ventaja de mantener los cojinetes de pivote y la estructura sin complicaciones y no requiere espacios muertos en el sistema, lo que resulta en todos los beneficios de una estructura equilibrada sin la penalización de los espacios muertos y las ineficiencias de densidad de campo. Estos beneficios incluyen baja complejidad, menos tensión en el sistema de accionamiento mecánico, menos material estructural y menos deflexión torsional del sistema y menos tensión en los propios cojinetes, ya que están situados alrededor de la circunferencia del miembro estructural de transmisión de par.

Más particularmente, los beneficios incluyen una menor complejidad en los cojinetes y la estructura en relación con el sistema de cojinetes de centro de gravedad equilibrado más los atributos del sistema CG equilibrado, tales como menos tensión en el sistema de accionamiento mecánico, menos material estructural y menos desviación torsional del sistema y eliminación de los espacios muertos del colector para lograr una alta densidad.

[0013] Según la invención se proporciona un conjunto de rastreadores solares según la reivindicación 1. Se incorporan uno o más tipos de conjunto de contrapeso de resorte en el conjunto de rastreadores solares para equilibrar su rotación.

[0014] Algunas realizaciones ejemplares de un conjunto de contrapeso de resorte, que no forman parte de la invención reivindicada, incluyen al menos un soporte superior y al menos un soporte inferior, al menos un resorte, un amortiguador y un soporte. El resorte tiene un primer extremo y un segundo extremo. El primer extremo del resorte está unido al soporte superior, y el segundo extremo del resorte está unido al soporte inferior. El amortiguador tiene un primer extremo y un segundo extremo. El primer extremo del amortiguador está unido al soporte superior, y el segundo extremo del amortiguador está unido al soporte inferior de tal manera que el amortiguador está posicionado sustancialmente paralelo al resorte. El soporte está unido al soporte superior y está dimensionado y conformado para que un tubo de par de torsión o barra de torsión se inserte a través del soporte de tal manera que el conjunto de contrapeso de resorte pueda incorporarse en un rastreador solar.

[0015] En algunas realizaciones ejemplares, que no forman parte de la invención reivindicada, el resorte se selecciona del grupo que consiste en: un resorte de barra de tracción, un resorte de extensión y un resorte de lámina. El resorte se puede incorporar en un amortiguador, un conjunto de soporte y amortiguador o una carcasa de cojinete. En algunas realizaciones ejemplares, el conjunto de rastreadores solares se incorpora en una fila de rastreadores solares donde el conjunto de contrapeso de resorte comprende un primer conjunto de contrapeso de resorte conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión en o cerca de un primer extremo de la fila e incorpora un primer resorte y un segundo contrapeso de resorte conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión en o cerca de un segundo extremo de la fila e incorpora un segundo resorte.

[0016] En algunas realizaciones ejemplares, un conjunto de rastreadores solares comprende una columna de soporte, un tubo de par de torsión o barra de torsión conectada a la columna de soporte, un mecanismo de montaje unido al tubo de par de torsión o barra de torsión, un sistema de accionamiento conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión, y un resorte conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión. Uno o más módulos solares pueden estar montados en el mecanismo de montaje. El resorte puede ser un resorte de barra de tracción, un resorte de extensión y/o un resorte de lámina.

[0017] En algunas realizaciones ejemplares, que no forman parte de la invención reivindicada, el conjunto de rastreadores solares comprende además un conjunto de soporte de amortiguador unido al tubo de par de torsión o barra de torsión, y el resorte se incorpora en el conjunto de soporte y amortiguador. En algunas realizaciones ejemplares, el conjunto de rastreadores solares comprende además al menos un amortiguador unido al tubo de par de torsión o barra de torsión, y el resorte está incorporado en el amortiguador. El conjunto de rastreadores solares puede tener al menos una carcasa de cojinete que une el tubo de par de torsión o la barra de torsión a la columna de soporte, y el resorte puede estar ubicado en la carcasa de cojinete. En algunas realizaciones ejemplares, el resorte está incorporado en la carcasa del cojinete. El conjunto de rastreadores solares puede comprender además un conjunto de limitador de par.

[0018] En algunas realizaciones ejemplares, que no forman parte de la invención reivindicada, el conjunto de rastreadores solares comprende además un conjunto de contrapeso de resorte que incluye al menos un soporte superior y al menos un soporte inferior, al menos un resorte, un amortiguador y un medio de montaje de soporte. El resorte tiene un primer extremo y un segundo extremo. El primer extremo del resorte está unido al soporte superior, y el segundo extremo del resorte está unido al soporte inferior. El amortiguador tiene un primer extremo y un segundo extremo. El primer extremo del amortiguador está unido al soporte superior, y el segundo extremo del amortiguador está unido al soporte inferior de tal manera que el amortiguador está posicionado sustancialmente paralelo al resorte. El soporte está unido al soporte superior y de tal manera que el tubo de par de torsión o la barra de torsión se inserta a través del soporte para conectar el conjunto de contrapeso de resorte al tubo de par de torsión o la barra de torsión.

[0019] Algunas realizaciones ejemplares de una matriz solar, que no forma parte de la invención reivindicada, comprenden al menos una fila de rastreadores. Cada fila de seguidores incluye al menos una columna de soporte, al menos un tubo de par de torsión o barra de torsión conectada a la columna de soporte, un mecanismo de montaje unido al tubo de par de torsión o barra de torsión, un sistema de accionamiento conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión, un primer resorte conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión en o cerca de un primer extremo de la fila, y un segundo resorte conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión en o cerca de un segundo extremo de la fila, donde el segundo extremo está opuesto al primer extremo. Uno o más módulos solares pueden montarse en los mecanismos de montaje de la matriz solar. El resorte puede ser un resorte de barra de tracción, un resorte de extensión y/o un resorte de lámina.

[0020] En algunas realizaciones ejemplares, que no forman parte de la invención reivindicada, la matriz solar comprende además un conjunto de soporte de amortiguador unido al tubo de par de torsión o barra de torsión, y el resorte se incorpora en el conjunto de soporte y amortiguador. En algunas realizaciones ejemplares, la matriz solar comprende además al menos un amortiguador unido al tubo de par de torsión o barra de torsión, y el resorte está incorporado en el amortiguador. La matriz solar puede tener al menos una carcasa de cojinete que une el tubo de par de torsión o la barra de torsión a la columna de soporte, y el resorte puede estar ubicado en la carcasa de cojinete. En algunas realizaciones ejemplares, el resorte está incorporado en la carcasa del cojinete. La matriz solar puede comprender además un conjunto de limitadores de par.

[0021] La matriz solar puede tener un primer conjunto de contrapeso de resorte conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión en o cerca del primer extremo de la fila e incorporar el primer resorte y un segundo contrapeso de resorte conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión en o cerca del segundo extremo de la fila e incorporar el segundo resorte. Cada conjunto de contrapeso de resorte comprende al menos un soporte superior y al menos un soporte inferior, al menos un resorte, un amortiguador y un soporte. El resorte tiene un primer extremo y un segundo extremo. El primer extremo del resorte está unido al soporte superior, y el segundo extremo del resorte está unido al soporte inferior. El amortiguador tiene un primer extremo y un segundo extremo. El primer extremo del amortiguador está unido al soporte superior, y el segundo extremo del amortiguador está unido al soporte inferior de tal manera que el amortiguador está posicionado sustancialmente paralelo al resorte. El soporte está unido al soporte superior y de tal manera que el tubo de par de torsión o la barra de torsión se inserta a través del soporte para conectar el conjunto de contrapeso de resorte al tubo de par de torsión o la barra de torsión.

[0022] En algunas realizaciones ejemplares según la invención reivindicada, el conjunto de contrapeso de resorte comprende un casquillo de compresión excéntrico configurado para montarse de manera deslizable sobre el tubo de par de torsión o barra de torsión, una carcasa de cojinete exterior conformada y configurada para montarse sobre el casquillo de compresión excéntrico, y o más cordones compresibles hechos de un material elastomérico. El casquillo de compresión excéntrico y la carcasa de cojinete exterior conformada pueden proporcionar amortiguación durante el movimiento de rotación del conjunto de rastreadores solares. El material flexible de los cordones compresibles puede ser caucho u otro elastómero. En algunas realizaciones ejemplares, el casquillo tiene una superficie interior octogonal con una o más superficies sustancialmente planas, y la carcasa de cojinete tiene uno o más lóbulos de tal manera que uno o más espacios se definen entre las superficies sustancialmente planas y los lóbulos. Los cordones compresibles pueden estar dispuestos en los espacios entre las superficies sustancialmente planas y los lóbulos.

[0023] En algunas realizaciones ejemplares según la invención reivindicada, el casquillo tiene una sección transversal interior octogonal y una sección transversal exterior sustancialmente circular con cuatro lóbulos. La carcasa de cojinete puede tener una forma sustancialmente cuadrada, y el conjunto de contrapeso de resorte permite hasta al menos más o menos 45 grados de rotación del tubo de par de torsión o la barra de torsión. En algunas realizaciones ejemplares, el casquillo tiene una sección transversal interior octogonal y una sección transversal exterior sustancialmente triangular con tres lóbulos, y el conjunto de contrapeso de resorte permite hasta al menos más o menos 60 grados de rotación del tubo de par de torsión o barra de torsión. La carcasa de cojinete exterior es una de las siguientes opciones: sustancialmente de forma cuadrada, sustancialmente hexagonal y sustancialmente circular con tres lóbulos.

[0024] Algunas realizaciones ejemplares de un conjunto de contrapeso de resorte según la invención reivindicada incluyen una carcasa de cojinete que tiene uno o más lóbulos, un casquillo dispuesto dentro de la carcasa de cojinete de manera que uno o más espacios se definen entre el casquillo y los lóbulos, y uno o más cordones compresibles hechos de un material flexible. Los cordones compresibles están dispuestos en los espacios entre el casquillo y los lóbulos.

[0025] En algunas realizaciones ejemplares, el conjunto de contrapeso de resorte comprende una carcasa de cojinete y un casquillo dispuesto dentro de la carcasa de cojinete y configurada para montarse de manera deslizante en el tubo de par de torsión o barra de torsión. El conjunto de contrapeso de resorte puede comprender además al menos un resorte helicoidal y un tope rotacional. El casquillo puede estar hecho de un material elastomérico y definir uno o más espacios de aire. En algunas realizaciones ejemplares, el conjunto de contrapeso de resorte comprende además al menos un tope rotacional. La carcasa de cojinete puede estar hecha de un material elastomérico y comprender además al menos un tope rotacional.

[0026] Por consiguiente, se ve que se proporcionan conjuntos de contrapeso de resorte y sistemas de equilibrado para rastreadores solares y matrices solares. Los conjuntos, sistemas y procedimientos descritos proporcionan sistemas de equilibrio mejorados que eliminan los espacios muertos, reducen la complejidad, requieren menos material estructural, minimizan las fuerzas de accionamiento y dan como resultado una menor desviación torsional. Estas y otras características y ventajas se apreciarán a partir de la revisión de la siguiente descripción detallada, junto con las figuras adjuntas en las que los números de referencia similares se refieren a partes similares en las mismas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0027] Las características y objetivos mencionados anteriormente de la presente descripción resultarán más evidentes con referencia a la siguiente descripción tomada junto con los dibujos adjuntos en el que los números de referencia similares denotan elementos similares.

[0028] A continuación, las realizaciones ejemplares representadas en las figuras 2-13 y descritas en los pasajes correspondientes de la descripción no están cubiertas por el alcance de las reivindicaciones y, por lo tanto, no forman parte de la invención reivindicada.

[0029] Las realizaciones representadas en las figuras 1 y 14-25 constituyen realizaciones de la presente invención.

La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de rastreadores solares según la presente descripción;

la FIG. 2A es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción;

la FIG. 2B es una vista lateral del conjunto de contrapeso de resorte de la FIG. 2A;

la FIG. 3 es una vista lateral de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción que se muestra montado en un tubo de par de torsión o barra de torsión;

la FIG. 4 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción que se muestra montado en el conjunto de rastreadores solares;

la FIG. 5A es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte de extensión según la presente descripción;

la FIG. 5B es una vista lateral del conjunto de contrapeso de resorte de extensión de la FIG. 5A;

la FIG. 6 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte de extensión según la presente descripción que se muestra montado en un tubo de par de torsión o barra de torsión; la FIG. 7 es una vista lateral de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte de extensión según la presente descripción que se muestra montado en un tubo de par de torsión o barra de torsión;

la FIG. 8 es una vista lateral de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte de extensión según la presente descripción que se muestra montado en un conjunto de rastreadores solares;

la FIG. 9 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte de extensión según la presente descripción que se muestra montado en un conjunto de rastreadores solares; la FIG. 10 es una vista en sección transversal de una realización ejemplar de un conjunto cojinetes de contrapeso de resorte integrado según la presente descripción;

la FIG. 11 es una vista en sección transversal de una realización ejemplar de un conjunto cojinetes de contrapeso de resorte integrado según la presente descripción;

la FIG. 12 es una vista lateral de una realización ejemplar de un conjunto de cojinetes de contrapeso de resorte de torsión integrado según la presente descripción;

la FIG. 13A es una vista superior de una realización ejemplar de una carcasa de cojinete de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción;

la FIG. 13B es una vista lateral de una realización ejemplar del inserto de cojinete de resorte de torsión de la FIG.

13A según la presente descripción;

la FIG. 14A es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto cojinetes de contrapeso de resorte integrado según la presente descripción;

la FIG. 14B es una vista transversal frontal del conjunto de cojinetes de contrapeso de resorte integrado de la FIG.

14A;

la FIG. 14C es una vista de detalle de una esquina del espacio de elastómero del conjunto de cojinetes de contrapeso de resorte integrado de la FIG. 14A;

la FIG. 15A es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de una carcasa de cojinete de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción;

la FIG. 15B es una vista frontal de la carcasa de cojinete de la FIG. 15A;

la FIG. 15C es una vista lateral de la carcasa de cojinete de la FIG. 15A;

la FIG. 15D es una vista superior del casquillo del conjunto de cojinetes de la FIG. 14A;

la FIG. 16A es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un casquillo del conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción; la FIG. 16B es una vista frontal en sección transversal del casquillo de la FIG. 16A;

la FIG. 17A es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un cordón compresible de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción;

la FIG. 17B es una vista frontal en sección transversal del cordón compresible de la FIG. 17A;

la FIG. 17C es una vista lateral del cordón compresible de la FIG. 17A;

la FIG. 17D es una vista superior del cordón compresible de la figura 17A;

la FIG. 18A es una vista frontal en sección transversal de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción mostrado sin los cordones compresibles;

la FIG. 18B es una vista frontal en sección transversal del conjunto de contrapeso de resorte de la FIG. 18A; la FIG. 18C es una vista frontal en sección transversal del conjunto de contrapeso de resorte de la FIG. 18A que se muestra en rotación;

la FIG. 19 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción;

la FIG. 20A es una vista frontal en sección transversal de una realización ejemplar de un conjunto de resorte de contrapeso según la presente descripción;

la FIG. 20B es una vista en sección transversal frontal del conjunto de contrapeso de resorte de la FIG. 20A que se muestra en una rotación de 30 grados;

la FIG. 20C es una vista frontal en sección transversal del conjunto de contrapeso de resorte de la FIG. 20A que se muestra en una rotación de 52 grados;

la FIG. 21 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción que se muestra montado en un tubo de par de torsión o barra de torsión;

la FIG. 22 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción que se muestra montado en el conjunto de rastreadores solares;

la FIG. 23A es una vista frontal en sección transversal de una realización ejemplar de un conjunto de resorte de contrapeso según la presente descripción;

la FIG. 23B es una vista frontal en sección transversal del conjunto de contrapeso de resorte de la FIG. 23A; la FIG. 23C es una vista frontal en sección transversal del conjunto de contrapeso de resorte de la FIG. 23A que se muestra en rotación;

La FIG. 24 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción que se muestra montado en un tubo de par de torsión o barra de torsión; y

la FIG. 25 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte según la presente descripción que se muestra montado en el conjunto de rastreadores solares.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0030] En los siguientes párrafos, las realizaciones se describirán en detalle por medio de un ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, que no están dibujados a escala, y los componentes ilustrados no están dibujados necesariamente proporcionalmente con otros. A través de esta descripción, las realizaciones y ejemplos mostrados deberán considerarse como ejemplares, en lugar de limitaciones de la presente descripción. Como se usa en esta solicitud, la «presente descripción» se refiere a cualquiera de las realizaciones descritas en esta solicitud, y cualquier equivalente. Además, la referencia de diversos aspectos de la divulgación a lo largo de este documento no significa que todas las realizaciones o procedimientos que se reivindican deban incluir los aspectos a los que se hace referencia.

[0031] A continuación se describirán los rastreadores solares que incorporan uno o más conjuntos de contrapeso de resorte. Los conjuntos de contrapeso de resorte descritos en esta invención están diseñados para permitir un grado de rotación amplio y contrarrestar el peso en voladizo de los colectores montados en el conjunto de tubo de par de torsión o barra de torsión. Como se muestra en la FIG. 1, un conjunto de rastreadores solares 12 ejemplar comprende al menos una columna de soporte 32, que puede tener cualquier forma y estar compuesta de cualquier material siempre que sea capaz de soportar los módulos FV y colectores montados en los mismos. Las realizaciones ejemplares de un conjunto de rastreadores solares 12 incluyen dos columnas de soporte 32 separadas. Un tubo de par de torsión o barra de torsión 34 u otra estructura de rastreador se conecta a la columna de soporte. Más particularmente, la barra de torsión 34 puentea las dos columnas de soporte y se puede sujetar a las columnas de soporte 32 mediante una carcasa de cojinete 36 y una disposición de carcasa de cojinete que incluye cualquier medio de sujeción adecuado.

[0032] El tubo de par de torsión o barra de torsión 34 puede tener cualquier forma o configuración adecuada para sostener un bastidor de montaje u otro mecanismo de montaje, que incluye múltiples barras conectadas y, en realizaciones ejemplares, tiene una sección transversal en forma circular, cuadrada o hexagonal. Cabe destacar que el tubo de par de torsión o barra de torsión 34 podría tener cualquier forma transversal que incluye, pero no se limita a, circular, redonda, ovular, cuadrada, rectangular, triangular, pentagonal, hexagonal y octogonal. En un sistema que tiene un peso en voladizo, el par de carga en voladizo varía a medida que el sistema gira.

[0033] Un eje giratorio 40 se extiende a través del tubo de par de torsión o barra de torsión 34, que puede pivotar o girar alrededor del eje giratorio 40. Los módulos solares 42 pueden montarse en el rastreador solar 12, ya sea montados en el tubo de par de torsión o barra de torsión 34 mediante abrazaderas o soportes de montaje 35 o en el bastidor de montaje mediante un conjunto de soportes de montaje de módulos u otro dispositivo de montaje. Cabe señalar que los rastreadores solares podrían emplear más de un tubo de par de torsión o barra de torsión en una disposición de estructura de torsión de barra doble o múltiple. En dichas realizaciones, un rastreador tendría dos o más barras de torsión que funcionarían a lo largo de su longitud. Una fila de múltiples rastreadores podría tener dos o más barras de torsión que funcionarían a lo largo de la longitud de la fila.

[0034] Una cremallera de montaje (no se muestra) está unida al tubo de par de torsión o barra de torsión 34. En algunas realizaciones ejemplares, la cremallera de montaje incluye un soporte de bastidor delantero y un soporte de bastidor trasero (no se muestran). El soporte de marco frontal está dispuesto sobre un primer lado del tubo de par de torsión o barra de torsión, y el soporte de marco trasero está dispuesto sobre un segundo lado opuesto del tubo de par de torsión o barra de torsión.

[0035] El rastreador solar 12 puede tener un sistema mecánico accionado por engranajes que incluye una cremallera de engranajes 14. El sistema mecánico también puede incluir un sistema de accionamiento de engranajes 16 que incorpora un limitador de torsión 18 tal como un embrague limitador de torsión. Se puede proporcionar un motor 15 para accionar el sistema de accionamiento de engranajes 16, que a su vez hace girar directamente la barra de torsión o el tubo de par de torsión 34, o acciona una cremallera de engranajes 14, que a su vez acciona el tubo de par de torsión o la barra de torsión 34 u otra estructura de barra de montaje del módulo. La cremallera de engranajes 14 puede ser una cremallera de engranajes rectos o un accionamiento de cadena de anillo en D, que se fija al tubo de par de torsión giratorio o a la barra de torsión del rastreador. Así, cuando se activa mediante el sistema de transmisión por engranajes, el rastreador gira. Una segunda, tercera, etc. unidad mecánica, similar al conjunto de rastreo 12 se puede conectar al árbol de accionamiento 25 con un conjunto de tornillo sin fin separado y similar. Esto se puede repetir para diversas unidades mecánicas en un sistema mecánico accionado por engranajes.

[0036] Los conjuntos de rastreadores solares 12 ejemplares pueden comprender además uno o más amortiguadores 58 incorporados en la cremallera o cerca de ella para controlar la liberación de la fuerza de torsión y ralentizar el movimiento del conjunto de rastreadores solares. Los amortiguadores 58 pueden servir como topes dobles en el extremo de la matriz, o los amortiguadores colocados en cualquier ubicación se pueden diseñar para ayudar a regular la velocidad de reacción de liberación de torsión y resistir las cargas del momento de charnela. En algunas realizaciones ejemplares, un resorte está integrado en al menos uno de los amortiguadores. Se puede proporcionar una guía adicional que permita conectar un amortiguador 58 entre el tubo de torsión 34 y la columna de soporte 32 del rastreador 12. Se puede incorporar un amortiguador 58 en el accionamiento de engranajes para controlar la tasa a la que gira el rastreador durante un episodio de liberación de par de torsión. Cuando la torsión se descarga permitiendo que el sistema gire, la velocidad a la que se permite que la matriz se mueva se puede controlar mediante la fricción de deslizamiento del embrague, o mediante un amortiguador externo o ambos. Se puede incorporar un resorte en uno o más de los soportes amortiguadores.

[0037] Con referencia a las FIG. 2A-9, se describirán ahora algunas realizaciones ejemplares de conjuntos de contrapeso de resorte 10 y 10A. Las realizaciones ejemplares de un conjunto de contrapeso de resorte incluyen un soporte superior 62, un soporte inferior 64, un amortiguador 66, un soporte 68 y un resorte 70, que puede ser un resorte de barra de tracción, un resorte de extensión, un resorte de lámina o cualquier otro tipo adecuado de resorte. El resorte 70 está situado entre el soporte superior 62 y el soporte inferior 64. Más particularmente, el primer extremo del resorte 70 está unido directa o indirectamente al soporte superior, y el segundo extremo del resorte 70 está unido directa o indirectamente al soporte inferior 64. Como se ve mejor en las FIG. 2A y 2B, los portadores de resorte 72 se pueden usar para unir el resorte 70 a los soportes superior e inferior 62, 64. Alternativamente, como se ve mejor en las FIG 5A y 5B, el resorte 70 del conjunto de contrapeso de resorte 10A puede conectarse directamente a los soportes superior e inferior 62, 64.

[0038] En algunas realizaciones ejemplares, el amortiguador 66 está posicionado sustancialmente en paralelo al resorte 70. Más particularmente, el primer extremo del amortiguador 66 está unido al soporte superior 62, y el segundo extremo del amortiguador 66 está unido al soporte inferior 62. En algunas realizaciones ejemplares, un soporte 68 está unido al soporte superior 62 y está dimensionado y conformado para que un tubo de par de torsión o barra de torsión 34 se inserte a través del soporte. Esta configuración del soporte proporciona una fijación rápida y fácil al tubo de par de torsión o a la barra de torsión y la incorporación del conjunto de contrapeso de resorte en un rastreador solar. Cabe señalar que se podría usar más de un soporte 68, y las realizaciones ejemplares emplean dos o más soportes 68 para montar el conjunto de contrapeso de resorte en el tubo de par de torsión o la barra de torsión 34. Los resortes y amortiguadores de contrapeso también pueden montarse mediante soportes separados sobre las columnas de soporte en las mismas o diferentes ubicaciones con efectividad similar (no se muestra).

[0039] Como se muestra en las FIG. 3-4 y 6-9, un conjunto de contrapeso de resorte de extensión 10 o 10A puede incorporarse en un seguidor solar mediante la unión del conjunto de contrapeso de resorte al tubo de par torsión o barra de torsión del rastreador. Como se mencionó anteriormente, el conjunto de contrapeso de resorte 10 está conectado al rastreador solar a través de uno o más soportes 68 en el marco superior del conjunto. Más particularmente, debido a que el soporte está dimensionado y conformado para ajustarse sobre el tubo de par de torsión o la barra de torsión, puede deslizarse sobre el tubo de par de torsión o la barra de torsión (o el tubo o la barra insertada a través de la abertura del soporte) para unir el conjunto de contrapeso de resorte al rastreador. Como se ve mejor en las FIG. 4, 6 y 9, el conjunto de contrapeso de resorte también se puede asegurar a la columna de soporte en una o más ubicaciones usando soportes inferiores 74. Más particularmente, el bastidor superior puede incluir un pasador, sujetador roscado u otro tipo de sujetador para unirlo a una porción superior de la columna de soporte y/o el bastidor inferior puede tener uno o más soportes 74 inferiores adicionales que se ajustan alrededor de la columna de soporte y lo unen a la misma en una ubicación en o cerca de la parte inferior de la columna de soporte.

[0040] En algunas realizaciones ejemplares, se puede incorporar un conjunto de contrapeso 10 o 10A en una matriz solar que comprende una o más filas de rastreadores solares. La matriz solar puede incluir rastreadores motorizados individualmente sin enlaces mecánicos entre las filas. El conjunto puede incluir una pluralidad de filas de rastreadores solares compuestas por múltiples filas de rastreadores solares conectados. Más particularmente, múltiples rastreadores solares se pueden unir mecánicamente en una configuración de matriz grande para que puedan funcionar al unísono, accionados por un único motor y controlador de rastreador. En algunas realizaciones ejemplares, un resorte está conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión en o cerca del primer extremo de la fila de rastreadores, y otro resorte está conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión en o cerca del segundo extremo de la fila. Tal como se analizó anteriormente, cada resorte se puede incorporar en un conjunto de contrapeso de resorte o en un conjunto de amortiguador o carcasa de cojinete.

[0041] Algunas realizaciones ejemplares incluyen una configuración en la que dos resortes de barra de tracción están colocados hacia los extremos de la fila de seguidores. Los resortes de barra de tracción se pueden incorporar en el conjunto de soporte de amortiguador o ubicarse de manera separada de los amortiguadores con un soporte separado. Algunas realizaciones ejemplares incluyen una configuración en la que dos resortes de barra de tracción de compresión están colocados hacia los extremos de la fila de rastreadores. Los resortes de barra de tracción de compresión se pueden incorporar en el conjunto de soporte de amortiguador o ubicarse de manera separada de los amortiguadores con un soporte separado. Algunas realizaciones ejemplares incluyen una configuración en la que dos resortes de lámina se colocan hacia los extremos de la fila de seguimiento (no se muestra). Los resortes de lámina se pueden incorporar en el conjunto de soporte de amortiguador o ubicarse de manera separada de los amortiguadores con un soporte separado. En algunas realizaciones ejemplares, se pueden ubicar resortes de barra de tracción, extensión o lámina más pequeños en cada carcasa de cojinete. Los resortes también podrían integrarse en los bloques de tope de las carcasas de cojinete. Algunos rastreadores ejemplares pueden incluir puntos de pivote de resorte de torsión que forman parte integral de las carcasas de cojinete y/o puntos de pivote de resorte de torsión que no son parte integral de las carcasas de cojinete sino que compensan el movimiento.

[0042] Los rastreadores solares que incorporan las realizaciones de conjunto de contrapeso de resorte no elastomérico descritas anteriormente tendrán típicamente mecanismos de amortiguación inherentes. Los amortiguadores y su uso en rastreadores solares se describen en detalle en la patente estadounidense n.° 9.581.678, concedida el 28 de febrero de 2017. Como se aprecia mejor en la FIG. 1, los rastreadores solares ejemplares pueden comprender un amortiguador incorporado en o cerca de la cremallera para controlar la liberación de la fuerza de torsión y ralentizar el movimiento del conjunto de rastreadores solares. Se puede incorporar un amortiguador en el accionamiento de engranajes para controlar la tasa a la que gira el rastreador durante un episodio de sobreapretado. El tope de ángulo máximo se puede resistir a continuación no solo por la cremallera, sino por los amortiguadores de la cremallera o los topes en el extremo de las filas de los rastreadores solares 12, compartiendo así la carga de torsión de la cremallera 60 y distribuyendo la carga de torsión a través de múltiples puntos en el tubo de torsión 34. Los amortiguadores 58 pueden servir como topes dobles en el extremo de la matriz, o los amortiguadores colocados en cualquier ubicación se pueden diseñar para ayudar a regular la velocidad de reacción de liberación de torsión y resistir las cargas del momento de charnela.

[0043] Volviendo ahora a la FIG. 10, se describirá ahora una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte integrado que emplea resortes helicoidales discretos y un tope rotacional. El conjunto de contrapeso de resorte 110 no proporciona amortiguación inherente, y se puede requerir un amortiguador adicional para controlar la velocidad de movimiento u oscilación. El conjunto de contrapeso de resorte 110, que se muestra en sección transversal, tiene una carcasa 162 que incluye una sección redondeada superior 166 que se desliza sobre un tubo de par de torsión o barra de torsión de un rastreador solar y una sección inferior 168. Una capa interior 174 de aluminio u otro material estructural adecuado se dispone dentro de la sección superior 166 de la carcasa 162, y hay una capa de material de soporte de polímero circular 167 entre la sección superior 166 y la capa interior 174. La superficie interna de la capa interior 174 está dimensionada y conformada para ajustarse sobre un tubo de par de torsión o barra de torsión de un rastreador solar. En algunas realizaciones ejemplares, la superficie interior de la capa interior 174 tiene una sección transversal octogonal, y la superficie exterior tiene una sección transversal sustancialmente circular.

[0044] La sección inferior 168 de la carcasa 162 contiene dos muelles helicoidales 170, un bloque de tope 164 y tiene una superficie inferior para incorporar pernos de montaje 172 u otros mecanismos de sujeción. Más particularmente, el bloque de tope 164 está situado en el centro del conjunto de contrapeso de resorte 110 directamente por debajo de la capa interior 174. El bloque de tope 164 está flanqueado a cada lado por resortes helicoidales 170, con un resorte helicoidal 170 adyacente al lado derecho del bloque de tope 164 y el otro resorte helicoidal 170 adyacente al lado izquierdo del bloque de tope 164. Este diseño de doble resorte y tope del conjunto de contrapeso de resorte 110 limita ventajosamente la rotación de un tubo de par de torsión o barra de torsión a lo largo de su ángulo de rotación 176 de dos maneras. Cada resorte helicoidal 170 proporciona resistencia a la rotación, y dependiendo de la dirección de la rotación, ya sea el resorte helicoidal en el lado derecho o el resorte helicoidal en el lado izquierdo pueden tocar fondo en compresión. Además, cuando el tubo de par de torsión o la barra de torsión gira, la rotación puede estar limitada cuando el bloque de tope 164 golpea el lado de la sección inferior 168 del la carcasa 162 del conjunto de contrapeso de resorte 110.

[0045] La FIG. 11 ilustra una realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte con un casquillo elástico radial. Esta realización también puede proporcionar amortiguación inherente debido a la falta de histéresis elástica de los elastómeros. El conjunto 210 de contrapeso de resorte comprende una carcasa 262 que tiene un tope 264 como parte de la estructura interna de la propia carcasa. En algunas realizaciones ejemplares, la carcasa 262 está hecha de aluminio, hierro fundido u otro material estructural adecuado. Dispuesta dentro de la carcasa 262 hay una capa intermedia sustancialmente redonda 270 compuesta de un material polimérico elástico. La capa de polímero intermedia 270 define uno o más espacios de aire 272 dispuestos dentro de ella. En algunas realizaciones ejemplares, hay una pluralidad de espacios de aire 272 separados y que se extienden alrededor de la circunferencia de la capa intermedia 270. Un acoplador 266, que puede ser un tubo de metal fundido en elastómero, está dispuesto adyacente a la superficie interna de la capa intermedia 270. El acoplador 266 está dimensionado y conformado para deslizarse sobre un tubo de par de torsión o barra de torsión de un rastreador solar y, en algunas realizaciones ejemplares, tiene una sección transversal octogonal.

[0046] En algunas realizaciones ejemplares, la carcasa 262 es sustancialmente circular con lados que se extienden y una base sustancialmente plana. Está diseñada para tener un tope 264 en la parte inferior de la porción circular que aloja la capa intermedia 270 y el tubo metálico 266. La carcasa 262 también tiene una nervadura central 274 en su parte de base situada directamente debajo del tope 264. Algunas realizaciones ejemplares incluyen al menos un tope rotacional 268 en el acoplador 266. Un tope rotacional 268 puede estar ubicado en cada una de las esquinas inferiores de cada lado lateral del acoplador 266. La carcasa 262 gira ventajosamente sin ninguna superficie deslizante. Por el contrario, a medida que un tubo de par de torsión o la barra de torsión gira alrededor de su ángulo de rotación 276 (también 54, se muestra en la FIG. 1), el conjunto de contrapeso de resorte 210 se flexiona en la capa de elastómero intermedia y proporciona una fuerza de resorte de rotación. Cuando el tubo de par de torsión o la barra de torsión gira hasta su límite, uno de los topes rotacionales 268 en el acoplador 266 golpea el tope 264 de la carcasa 262. El elastómero entre los topes metálicos actúa como un tope suave para la rotación.

[0047] Con referencia a las FIG. 12, 13A y 13B, se describirá ahora un conjunto de contrapeso de resorte con un resorte de torsión de elastómero longitudinal integral y cojinetes de superficie que proporcionan amortiguación inherente. El conjunto de contrapeso de resorte 310 comprende una carcasa de cojinete 362 y un tubo de elastómero interno 374 unido a dos insertos de metal o plástico de forma octogonal en cada extremo del tubo de elastómero 374 que gira sobre una capa de cojinete de polímero 367 dentro de la carcasa de cojinete 362. Una carcasa de cojinete ejemplar 362 incluye una sección redondeada superior 366 y una sección inferior 368 que tiene una superficie inferior para incorporar pernos de montaje 372 u otros mecanismos de sujeción. La carcasa 362 está hecha de aluminio, hierro fundido, polímero diseñado u otro material estructural adecuado. Las secciones superior e inferior 366, 368 están conectadas, y la carcasa completa 362 forma un interior circular. Las capas de soporte circulares 367 están dispuestas en los extremos del interior de la carcasa 362 y están hechas de un material de soporte de polímero. El tubo de torsión interior de elastómero 34 tiene una superficie externa con una sección transversal sustancialmente circular que se acopla a un material de soporte de polímero circular 367 y una superficie interna dimensionada y unida a dos insertos conformados en cada extremo para deslizarse sobre y enchavetarse rotacionalmente a un tubo de par de torsión o barra de torsión 34. En algunas realizaciones ejemplares, la superficie interior tiene una sección transversal octogonal.

[0048] La capa de tubo de torsión de elastómero 374 tiene al menos una protuberancia formada integralmente que encaja en la carcasa de cojinete 362. En algunas realizaciones ejemplares, el tubo de torsión 34 se mantiene fijo a la carcasa de cojinete 362 en el centro mientras cada extremo está encajado en el tubo de par de torsión o barra de torsión. En esta realización, el tubo de torsión tuerce el resorte de torsión de elastómero 374 con respecto a la carcasa de cojinete creando una fuerza de rotación de contrapeso a medida que gira en cualquier dirección. El tubo de torsión de elastómero 374 está anclado en la carcasa 362 mediante lengüetas antirrotación 376 que se enclavan en orificios en la sección superior 366 de la carcasa 362. Los topes rotacionales 364 se acoplan a la carcasa de cojinete 362 en las muescas 365 cuando se logra el límite de ángulo rotacional deseado. El diseño del conjunto de contrapeso de resorte 310 minimiza ventajosamente el diámetro del conjunto configurando la capa de resorte de torsión 374 paralela al eje de rotación. Más particularmente, los topes 364 y los extremos de apoyo de la superficie de la capa estructural interna 374 se ubican en los extremos de la carcasa 362 y encajan en la forma de tubo de par de torsión o barra de torsión en esos extremos. Los extremos encajados están moldeados en un tubo de elastómero, que está conectado a la carcasa 362 en el centro.

[0049] Volviendo ahora a las FIG. 14A-17D, se describirán ahora conjuntos de contrapeso de resorte que proporcionan fuerza de resorte de contrapeso y amortiguación inherente. Como se analizó en detalle en esta invención, el conjunto de contrapeso de resorte 410 incorpora uno o más cordones compresibles 478 para proporcionar tanto la fuerza de resorte de contrapeso rotacional como la capacidad de amortiguación. En algunas realizaciones ejemplares, los cordones compresibles 478 están hechos de un material flexible, que puede ser un material elastomérico tal como caucho. La falta de histéresis del caucho u otro material elastomérico proporciona una amortiguación natural, en algunos casos obviando la necesidad de emplear un amortiguador. Los cordones compresibles se incorporan en un conjunto que tiene una carcasa de cojinete sustancialmente cuadrada y un casquillo sustancialmente redondeado. El conjunto 410 está diseñado para permitir un grado de rotación amplio y contrarrestar objetos pesados tales como rastreadores solares que montan módulos solares. Más particularmente, el diseño cuadrado permite el movimiento rotacional hasta más o menos aproximadamente 48 grados de rotación.

[0050] El conjunto 410 incluye el casquillo 470, que está dimensionado y conformado de tal manera que puede deslizarse sobre un tubo de par de torsión o barra de torsión, o de tal manera que un tubo de par de torsión o barra de torsión pueda deslizarse a través del casquillo 470. La superficie interior 472 del casquillo 470 puede tener cualquier forma adecuada para corresponder a la forma en sección transversal del tubo de par de torsión o barra de torsión. En algunas realizaciones ejemplares, la superficie interna 472 del casquillo 470 tiene una forma octogonal y la superficie externa 480 es sustancialmente redonda con cuatro lóbulos 486 para comprimir los cordones compresibles 478 a medida que gira. El conjunto de contrapeso de resorte 410 también incluye una carcasa de cojinete 476. El casquillo 470 se dispone dentro de la carcasa de cojinete 476 y las cuerdas compresibles 478 se sitúan entre el casquillo 470 y la carcasa de cojinete 476. La carcasa de cojinete 476 puede tener cualquier forma adecuada, y en algunas realizaciones ejemplares tiene forma sustancialmente cuadrada con cuatro esquinas redondeadas.

[0051] En algunas realizaciones ejemplares, el casquillo 470 está dispuesto dentro de la carcasa de cojinete 476 junto con cuatro cordones compresibles 478, estando situado cada cordón compresible adyacente a una esquina 484 de la carcasa de cojinete 476. Más particularmente, como se ve mejor en las FIG. 14a y 14b , cuando el casquillo 470 está dispuesto con la carcasa de cojinete 476, hay cuatro espacios 482 definidos entre la superficie exterior 480 del casquillo y la superficie interior de las esquinas redondeadas 484 de la carcasa de cojinete. Cada cordón compresible 478 está ubicado en un espacio 482 de tal manera que los cordones compresibles están dispuestos de manera segura entre el casquillo 470 y la carcasa de cojinete 476. Los cuatro lóbulos generalmente redondeados de la superficie externa 480 del casquillo 470 pueden tener secciones planas 488 situadas para corresponder con los espacios 482 de manera que los cordones compresibles 478 descansen sobre las secciones planas del casquillo.

[0052] Como se ve mejor en la FIG. 16B, en algunas realizaciones ejemplares, el casquillo 470 tiene una sección transversal relativamente más delgada en cada sección plana 488 que una sección transversal relativamente más gruesa en los más lóbulos 486 del casquillo, y la superficie exterior 480 del casquillo alterna entre secciones planas 488 y secciones más redondeadas, o lóbulos 486. Las secciones transversales más delgadas están diseñadas para acomodar los cordones compresibles 478 en las secciones planas 488 del casquillo 470. Como se ve mejor en las FIG. 16A y 16B, cada sección plana 488 del casquillo 470 puede definir una transición 490 desde un lóbulo 486 a un lóbulo adyacente 486.

[0053] A medida que el casquillo 470 gira, los cordones compresibles 478 se enrollan y comprimen para proporcionar una fuerza de resorte rotacional de contrapeso. Esta fuerza es una función del durómetro (dureza) del elastómero y la relación de forma del casquillo 470 y la carcasa de cojinete 476 que atrapa los cordones compresibles 478. En esta realización, el cojinete de resorte está diseñado para contrarrestar el peso rotacional en voladizo de los dispositivos montados en el tubo de par de torsión o barra de torsión. El peso en voladizo es una función sinusoidal del ángulo de rotación, el peso y la distancia del peso desde el centro de rotación. Por lo tanto, es ventajoso diseñar el perfil de fuerza de resorte del conjunto de cojinete de resorte de elastómero para proporcionar un perfil de resistencia tan cercano a una función sinusoidal del ángulo de rotación que corresponde a la amplitud del par como resultado de las fuerzas de memento generadas por los colectores montados en el tubo de par de torsión o barra de torsión.

[0054] El conjunto de contrapeso de resorte 410 permite ventajosamente hasta o - 48 grados de rotación y se beneficia de una pequeña envoltura exterior y cuatro cordones compresibles. Las aplicaciones que requieren o -48 grados de rotación pueden beneficiarse de este diseño debido a su pequeño radio desde el punto de rotación central que minimiza el peso en voladizo y la compartición de las cargas del resorte y del amortiguador con cuatro cuerdas compresibles.

[0055] Como se muestra en las FIG. 18A-22, otra realización ejemplar de un conjunto de contrapeso de resorte 510 proporciona amortiguación inherente incorporando cordones compresibles 576 en una carcasa de cojinete trilobulado circular y un casquillo triangular Reuleaux modificado 570. En algunas aplicaciones, se requieren hasta o - 63 grados de rotación, que el conjunto 510 puede facilitar.

[0056] Cuando el tubo de par de torsión o la barra de torsión 34 del conjunto de rastreadores solares 12 gira, los cordones de amortiguación 578 se comprimen a medida que el casquillo 570 gira alrededor del ángulo de rotación 592 y la carcasa de cojinete 576 permanece en una posición fija. Más particularmente, cuando el casquillo 570 gira y las tres secciones lobuladas 586 del casquillo se desplazan en posición contra un cojinete estacionario 576, cada cordón amortiguador 578 se comprime entre la pared interior de la carcasa de cojinete 576 y la superficie lobulada 586 del casquillo 570 a medida que el espacio 582 disminuye de tamaño debido a la posición cambiada de cada sección lobulada 586. A medida que los cordones compresibles 578 alcanzan su máxima compresibilidad, proporcionan fuerza de resorte rotacional y amortiguación tras la liberación por compresión debido a la falta de histéresis del material elastomérico. Los cordones compresibles 578 pueden estar hechos de un material flexible, que puede ser un material elastomérico tal como caucho. La falta inherente de histéresis del caucho u otro material elastomérico proporciona una amortiguación natural, obviando la necesidad de emplear un amortiguador. El conjunto 510 está diseñado para permitir un grado de rotación amplio y contrarrestar las cargas de momento en voladizo de objetos como rastreadores solares que montan módulos solares.

[0057] El conjunto de contrapeso de resorte 510 incluye un casquillo 570, que está dimensionado y conformado de tal manera que se puede deslizar sobre un tubo de par de torsión o barra de torsión, o de tal manera que un tubo de par de torsión o barra de torsión se puede deslizar a través del mismo. En algunas realizaciones ejemplares, la superficie interior 572 del casquillo 570 tiene una forma octogonal. El casquillo 570 tiene una sección transversal sustancialmente triangular, y la superficie exterior 580 tiene tres secciones predominantemente planas 588 que constituyen los lados del triángulo y tres secciones redondeadas, o lóbulos 586 que constituyen los ángulos del triángulo. La carcasa de cojinete 576 tiene una sección transversal sustancialmente hexagonal con seis secciones laterales planas 574 y seis esquinas en ángulo 584. La carcasa de cojinete 576 puede diseñarse de manera que las esquinas no sean todas iguales en sus ángulos. En una realización ejemplar, la esquina inferior tiene un ángulo más pequeño que la esquina superior.

[0058] En algunas realizaciones ejemplares, el casquillo 570 está dispuesto dentro de la carcasa de cojinete 576 de tal manera que cada uno de los lóbulos 586 del casquillo 570 está ubicado adyacente a una de las tres esquinas anguladas internas alternas 584 de la carcasa de cojinete 576. Como se ve mejor en la FIG. 18A, en esta configuración del conjunto 510, cada sección plana 588 del casquillo 570 está ubicada frente a una de las otras tres esquinas en ángulo internas alternas 584 de la carcasa de cojinete 576 de manera que se define un espacio 582 entre cada sección plana 588 y cada esquina en ángulo interna 548.

[0059] El casquillo 570 podría usarse con otra realización de la carcasa de cojinete 676 mostrada en las FIG.

23A-25. En esta variación del conjunto de contrapeso de resorte 510a, la carcasa de cojinete 676 es sustancialmente circular con tres lóbulos 686, y el casquillo 570 dispuesto dentro de la carcasa de cojinete 676 de manera que cada una de las tres secciones predominantemente planas 588 del casquillo 570 se ubica frente a uno de los lóbulos 686 de manera que se define un espacio 582 entre cada sección plana 588 y cada lóbulo 686. La incorporación de una carcasa de cojinete generalmente redonda con tres lóbulos atrapa los cordones compresibles mejor que el diseño hexagonal en los ángulos de rotación amplios.

[0060] A medida que el casquillo 570 gira, los cordones compresibles 578 se enrollan y se comprimen en un espacio más pequeño, lo que da como resultado una fuerza de resorte de contrapeso. Dado que el peso en voladizo del aparato montado en el tubo de para de torsión o barra de torsión 34 crea una fuerza de momento alrededor del centro del eje de rotación, el diseño del resorte se construye óptimamente para contrarrestar igualmente la fuerza de momento creada por el aparato a medida que gira. La fuerza de contrapeso es una fuerza de momento alrededor de un centroide y, por lo tanto, es una función sinusoidal del ángulo de rotación. La fuerza de momento creada por el peso en voladizo del aparato es igual a sen*ángulo*peso*distancia desde el centroide. Esto describe una función seno con amplitud. Para diseñar la fuerza de contrapeso igual correspondiente, la forma de la fuerza de resorte rotacional resultante debe ser una función sinusoidal y derivar la amplitud deseada es un resultado de la compresión de los cordones compresibles durante la rotación y su resistencia correspondiente a la compresión, conocida de otro modo como su dureza medida como durómetro. El durómetro del elastómero, sus características a medida que se comprime y la relación de forma geométrica del casquillo y la carcasa de cojinete que atrapa los cordones compresibles son las variables que se interrelacionan para lograr la amplitud de contrapeso deseada para aproximarse a una curva de resistencia de fuerza de momento de función sinusoidal.

[0061] En algunas realizaciones ejemplares, los cordones compresibles 578 están situados entre el casquillo 570 y la carcasa de cojinete 576. En algunas realizaciones ejemplares, hay tres cordones compresibles 578, estando situado cada cordón compresible adyacente a una esquina en ángulo interna 584 de la carcasa de cojinete 576. Más particularmente, como se ve mejor en la FIG. 20A, cada cordón compresible 578 está situado en uno de los tres espacios 582 definidos entre las tres secciones planas 588 del casquillo 570 y la esquina inclinada interna 584 de la carcasa de cojinete 576. Cada cordón compresible 578 está ubicado en un espacio 582 de tal manera que los cordones compresibles están dispuestos de manera segura entre el casquillo 570 y la carcasa de cojinete 576.

[0062] El conjunto de contrapeso de resorte 510 permite ventajosamente un grado de rotación amplio de un rastreador solar 12, que puede alcanzar hasta 126 grados, o más o menos al menos 63 grados. Cuando el tubo de par de torsión o la barra de torsión 34 del conjunto de rastreadores solares 12 gira, el casquillo 570 gira, la carcasa de cojinete 576 permanece en una posición fija y los cordones de amortiguación 578 se comprimen. Más particularmente, cuando el casquillo 570 gira alrededor del eje de rotación 592 y las secciones lobuladas 586 del casquillo se desplazan en posición con respecto al cojinete estacionario 576, cada cable amortiguador 578 se comprime entre la pared interior y cada esquina en ángulo 584 del cojinete 576 y el borde de una sección lobulada 586 del casquillo 570 a medida que el espacio 582 disminuye de tamaño debido a la posición cambiada de cada sección redondeada 586. A medida que los cordones compresibles 578 alcanzan su máxima compresibilidad, proporcionan amortiguación debido a la falta de histéresis del material de caucho. Además, a medida que los cordones compresibles 578 alcanzan su límite de rotación diseñado, es posible una rotación adicional, pero la resistencia a la rotación puede diseñarse para aumentar drásticamente a medida que la rotación excede el valor límite, lo que creará un tope suave para la rotación del sistema.

[0063] Algunas realizaciones ejemplares de los conjuntos de contrapeso de resorte descritos en esta invención, cuando se usan junto con los diseños de limitador de torsión de un rastreador solar, permiten que el limitador de torsión libere la torsión puramente en función del par de torsión inducido por el viento en lugar de una función del viento más el par de torsión inducido por el peso en voladizo en el sistema. Esto permite un control más exacto sobre la liberación de la torsión y minimiza la velocidad y la amortiguación necesarias en el sistema, ya que el peso en voladizo del sistema ya no se aplica al limitador de torsión y no es aditivo a la fuerza de torsión o la velocidad de liberación resultante.

[0064] Las realizaciones ejemplares de conjuntos de contrapeso de resorte utilizados con un limitador de torsión eliminan la necesidad de espacios muertos y aumentan la densidad y la eficiencia general del uso del suelo de la central eléctrica. Cuando se usan junto con un limitador de par de torsión, permiten que el limitador de par de torsión reaccione de manera más exacta y predecible porque la posición del rastreador y la variable del peso en voladizo no desempeñan un papel en el par de torsión aplicado al limitador. También reducen la velocidad del sistema rastreador durante la liberación del par de torsión, ya que el peso en voladizo variable aditivo no se suma a la carga dinámica una vez que la liberación de torsión está en movimiento. Los diseños ejemplares reducen la carga de impacto al contrarrestar el peso y también pueden crear un tope suave cuando se acoplan los topes mecánicos en los cojinetes de seguimiento.

[0065] Los limitadores de torsión, los limitadores de par de torsión, los embragues limitadores de torsión y los rastreadores solares que incorporan limitadores de torsión y par de torsión se describen en detalle en la patente estadounidense n.° 9.581.678, concedida el 28 de febrero de 2017. Un sistema de accionamiento de engranajes ejemplar comprende un embrague limitador de par de torsión y un conjunto de engranajes que incluye al menos una rueda dentada. En algunas realizaciones ejemplares, el sistema de accionamiento de engranajes del rastreador solar incorpora un embrague limitador de par de torsión en la primera etapa de engranaje del rastreador solar. Las realizaciones ejemplares podrían incluir un rastreador solar accionado por engranajes de una sola etapa, donde el sistema de accionamiento de engranajes es un accionamiento de engranajes helicoidales de una sola etapa que gira directamente la matriz de colectores solares. El conjunto de engranajes puede incluir una caja de engranajes unidireccional y el limitador de par de torsión puede ser un embrague limitador de par de torsión contenido dentro de la caja de engranajes. El limitador de par de torsión, en forma de embrague, se podría ubicar entre la conexión de la salida del accionamiento de engranajes helicoidales y la matriz de colectores solares. Las realizaciones ejemplares también incluyen rastreadores solares de dos o múltiples etapas. El conjunto de engranajes incluye al menos una rueda dentada y, en realizaciones ejemplares, la rueda dentada es una rueda helicoidal.

[0066] En algunas realizaciones ejemplares, el embrague limitador de par de torsión se ubica entre la conexión de la salida del engranaje helicoidal de primera etapa y el engranaje de segunda etapa. El embrague limitador de par de torsión se puede ubicar en una salida del conjunto de engranajes, en la salida de la primera etapa de engranaje del rastreador solar y antes de una ubicación donde el sistema de accionamiento de engranajes se engrana con la cremallera del rastreador solar. El embrague se puede ubicar en dos secciones cónicas del engranaje de rueda helicoidal. Los dos conos de acero se engranan con el engranaje de rueda helicoidal bajo tensión de resorte, que se puede ajustar mediante una tuerca u otro mecanismo de ajuste. En lugar de un embrague, el limitador de par de torsión podría ser un freno de motor situado en la entrada de una caja de cambios bidireccional. El limitador de par de torsión podría ser un motor conectado a una caja de engranajes bidireccional asimétrica de entrada/salida donde la eficiencia para accionar la entrada de la caja de engranajes es mayor que la eficiencia de la caja de engranajes cuando se acciona desde la salida. El rastreador solar puede ser un rastreador vinculado por empuje/tracción y el limitador de par de torsión puede ser un dispositivo de deslizamiento lineal. El rastreador solar puede incluir un sistema hidráulico y el limitador de par de torsión puede ser una válvula de alivio de presión. En algunas realizaciones ejemplares, el mecanismo limitador de par de torsión puede ser un conjunto de motor de accionamiento de engranajes bidireccional que retroacciona a un par de torsión predeterminado.

[0067] En algunas realizaciones ejemplares, el embrague limitador de par de torsión se puede incorporar en una pluralidad de rastreadores solares conectados en una disposición de matriz que comprende una o más filas de rastreadores solares. En algunas realizaciones ejemplares, un resorte está conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión en o cerca del primer extremo de la fila de rastreadores, y otro resorte está conectado al tubo de par de torsión o barra de torsión en o cerca del segundo extremo de la fila. Tal como se analizó anteriormente, cada resorte se puede incorporar en un conjunto de contrapeso de resorte o en un conjunto de amortiguador o carcasa de cojinete. Las realizaciones analizadas anteriormente incluyen ventajosamente menos tensión en el sistema de accionamiento del rastreador, menos deflexión en el tubo de par de torsión o estructura solar, menos material necesario en el tubo de par de torsión o barra de torsión si la deflexión torsional está controlando el diseño, y la habilitación del uso de pivotes y estructura sin complicaciones.

[0068] Por tanto, se observa que se proporcionan conjuntos, sistemas y procedimientos de contrapeso de resorte incorporados a sistemas tales como rastreadores solares. Si bien los sistemas, dispositivos y procedimientos se han descrito en términos de realizaciones ejemplares, se debe entender que la descripción no necesita limitarse a las realizaciones descritas. Aunque se han descrito realizaciones ilustrativas en el presente documento, será evidente para un experto en la técnica que pueden hacerse diversos cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

I. Un conjunto de rastreadores solares (12) que comprende:

una columna de soporte (32);

un tubo de par de torsión o barra de torsión (34) conectado a la columna de soporte;

un mecanismo de montaje para montar un módulo solar (42), estando el mecanismo de montaje unido al tubo de par de torsión o a la barra de torsión (34);

un sistema de accionamiento (16) conectado al tubo de par de torsión o a la barra de torsión; y un conjunto de contrapeso de resorte (410, 510, 510a) conectado al tubo de par de torsión o a la barra de torsión, caracterizado porque

el conjunto de contrapeso de resorte incluye:

una carcasa de cojinete (476, 576, 676);

un casquillo (470, 570) dispuesto dentro de la carcasa de cojinete, estando configurado el casquillo para montarse sobre el tubo de par de torsión o barra de torsión; y

una o más cuerdas compresibles (478, 576, 578) hechas de un material flexible, estando situadas las cuerdas compresibles entre el casquillo y la carcasa de cojinete.
2. El conjunto de rastreadores solares según la reivindicación 1, donde el material flexible es un elastómero.
3. El conjunto de rastreadores solares según la reivindicación 1 o 2, donde los cordones compresibles proporcionan amortiguación durante el movimiento rotacional del conjunto de rastreadores solares.
4. El conjunto de rastreadores solares según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el casquillo tiene una sección transversal exterior sustancialmente circular con cuatro lóbulos (486,586,686).
5. El conjunto de rastreadores solares de la reivindicación 4, en el que el conjunto de contrapeso de resorte permite hasta al menos más o menos 45 grados de rotación (592) del tubo de par de torsión o la barra de torsión.
6. El conjunto de rastreadores solares de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el casquillo tiene una sección transversal exterior sustancialmente triangular con tres lóbulos (486,586,686).
7. El conjunto de rastreadores solares de la reivindicación 6, en el que el conjunto de contrapeso de resorte permite hasta al menos más o menos 60 grados de rotación (592) del tubo de par de torsión o la barra de torsión.
8. El conjunto de rastreadores solares de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la sección transversal de la carcasa de cojinete es una de las siguientes opciones: forma sustancialmente cuadrada, forma sustancialmente hexagonal o forma sustancialmente circular con al menos tres lóbulos.
9. El conjunto de rastreadores solares de cualquiera de las reivindicaciones 1 a, en el que al menos parte del casquillo está hecho de un material elastomérico.
10. El conjunto de rastreadores solares de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el casquillo define al menos una parte de uno o más espacios de aire (482, 582).
I I . El conjunto de rastreadores solares de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el conjunto de contrapeso de resorte comprende además al menos un tope de rotación (268, 364).
12. El conjunto de rastreadores solares de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que al menos parte de la carcasa de cojinete está hecha de un material elastomérico y que comprende además al menos un tope de rotación (268, 364).