ITTV20100032A1 - Dispositivo inseguitore solare - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo "DISPOSITIVO INSEGUITORE SOLAREâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo inseguitore solare.

Negli impianti per la produzione di energia elettrica solare a concentrazione (detti CSP) vi à ̈ una moltitudine di specchi che riflettono la luce solare contro una caldaia rialzata. Per assicurare che durante tutte le ore di luce i raggi del sole vengano riflessi costantemente verso la caldaia, ogni specchio à ̈ dotato di un dispositivo inseguitore. Un noto meccanismo per spostare lo specchio à ̈ ad es. descritto in CN 201269283. Una vite senza fine si impegna su una ruota dentata solidale ad una torretta girevole sulla quale à ̈ piazzato lo specchio. Il controllo della rotazione della vite senza fine consente quindi il posizionamento angolare dello specchio. Questi sistemi hanno degli svantaggi.

La vite senza fine ingrana con pochi denti della ruota dentata, perciò si usura in fretta e non riesce a trasmettere molta coppia. Poiché per motivi di facile installazione attorno alla caldaia rialzata si richiede che l'inseguitore consenta 360° di rotazione allo specchio, e poiché comunque in attività normale la corsa giornaliera raggiunge anche 180°, i cicli di lavoro della vite senza fine sono elevatissimi, da cui l'usura e la perdita di precisione. Si pensi infatti che impianti del genere devono avere una vita operativa di oltre 10 anni senza richiedere manutenzione.

La presente invenzione ha come scopo principale migliorare questo stato dell’arte. Altro scopo à ̈ ottenere un dispositivo preciso e affidabile nel tempo. Questo ed altri scopi sono ottenuti attraverso un dispositivo inseguitore solare per far inseguire la posizione del sole ad uno specchio, comprendente

una parte fissa solidale a terra e una parte mobile rispetto alla parte fissa sulla quale à ̈ montabile lo specchio;

un albero o elemento allungato avente un primo tratto filettato e un secondo tratto filettato, il secondo tratto filettato avente verso del filetto contrario al primo;

due elementi controfilettati (madrevite) impegnati rispettivamente con il primo e il secondo tratto filettato e solidali rispettivamente alla parte fissa e mobile;

mezzi per spostare assialmente l’albero rispetto ai due elementi controfilettati, in modo che lo spostamento assiale dell'albero induca un avvitamento dei due elementi controfilettati sui rispettivi tratti filettati e quindi una rotazione della parte mobile rispetto a quella fissa.

Quindi, si elimina l’accoppiamento vite senza fine e ruota dentata della tecnica nota, sostituendolo con un accoppiamento vite-elemento controfilettato. Ne deriva una maggior superficie di contatto tra filetto e controfiletto, a vantaggio della minor usura, maggior coppia trasferibile e precisione. L'albero o elemento allungato può avere in generale i filetti o sulla superficie esterna e/o essere cavo ed averli internamente, in dipendenza della variante costruttiva. Corrispondentemente gli elementi impegnati sui suoi filetti saranno in generale organi madreviti o perni filettati esternamente, o combinazioni di questi, o equivalenti. I mezzi per spostare assialmente l’albero possono essere solidali alla parte fissa o alla parte girevole, oppure montati su una di esse.

Preferibilmente per semplicità costruttiva il primo e secondo elemento possono essere organi madrevite, che si avvitano sui tratti filettati esternamente dell’albero.

Per migliorare la precisione di posizionamento, un o ciascun elemento controfilettato può comprendere mezzi per annullare il gioco sul rispettivo tratto filettato dell’albero su cui si impegna, una cui forma vantaggiosa comprende due boccole filettate internamente in modo corrispondente al tratto filettato dell'albero su cui sono impegnate, essendo le boccole disposte una vicino all’altra e bloccate in posizione angolare reciproca tale da annullare il gioco sul filetto sottostante. Si applica il principio del dado-controdado.

Una forma semplice ma efficace per i mezzi per spostare può comprendere un terzo tratto filettato dell’albero; un terzo elemento controfilettato (madrevite) che à ̈ impegnato girevolmente col terzo tratto; e mezzi per mettere in rotazione il terzo elemento. Tramite la rotazione del terzo elemento controfilettato si fa traslare l’albero assialmente. In generale, i mezzi per mettere in rotazione il terzo elemento possono essere solidali alla parte fissa o alla parte girevole, oppure montati su una di esse.

Due varianti di questa configurazione possono essere: (i) il terzo elemento à ̈ vincolato per non potersi spostare lungo l’asse dell’albero mentre percorre il terzo tratto filettato, oppure (ii) il terzo elemento à ̈ mobile assialmente per potersi spostare lungo l’asse del e rispetto all’albero mentre percorre il terzo tratto filettato dell’albero.

Anche il terzo elemento, per semplicità costruttiva, à ̈ preferibilmente realizzato come organo madrevite, in particolare come una corona conica dentata esternamente e i mezzi per mettere in rotazione comprendono un pignone conico, con asse ortogonale all’albero, che à ̈ in impegno sulla dentatura della corona ed à ̈ azionato da un motore. Oppure il terzo elemento può essere una corona dentata esternamente e i mezzi per mettere in rotazione comprendono un bicchiere dentato in impegno sulla dentatura, ove il bicchiere à ̈ coassiale all’albero ed à ̈ azionato da un motore posto in asse con l'albero. In un’altra variante, il terzo elemento non à ̈ a madrevite ma à ̈ un secondo albero coassiale al primo avente un filetto impegnato col terzo tratto filettato, e i mezzi per mettere in rotazione comprendono una corona dentata solidale al secondo albero atta a ricevere moto rotatorio da un pignone, con asse ortogonale al secondo albero, che à ̈ in impegno sulla dentatura della corona ed à ̈ azionato da un motore. Oppure il secondo albero può essere azionato da un motore coassiale al primo albero, ove preferibilmente il secondo albero à ̈ l’organo di uscita del motore.

Per assicurare l'irreversibilità del meccanismo di posizionamento, il terzo tratto filettato à ̈ bene abbia un passo sufficientemente piccolo (ad es. M42x2) da impedire la rotazione del terzo elemento madrevite a causa di una coppia impressa dall'albero. Il passo va scelto sperimentalmente o in dipendenza del carico da vincere sull’albero.

Per massimizzare il rapporto di riduzione uno o ciascun tratto filettato può avere un filetto a 45° rispetto all'asse dell’albero. A sua volta l’albero può essere cavo e aperto alle due estremità, in modo da permettere il passaggio di cavi o condotti al suo interno e razionalizzare l'architettura generale del dispositivo.

Per migliorare ancora la precisione di posizionamento, il dispositivo può avere mezzi per annullare il gioco del terzo elemento sul terzo tratto filettato, di cui una forma realizzativa può essere montare la corona su due organi madrevite in presa forzata sul terzo tratto filettato.

I vantaggi dell'invenzione saranno più chiari dalla seguente descrizione di una forma preferita di esecuzione, illustrata nel disegno allegato dove:

fig. 1 mostra una vista laterale di un dispositivo secondo l’invenzione;

fìg. 2 mostra una sezione secondo il piano ll-ll;

fig. 3 mostra un albero del dispositivo in fig. 1;

fig. 4 mostra un pignone del dispositivo in fig, 1 ;

fig. 5 mostra una corona dentata del dispositivo in fig. 1;

fig. 6 mostra in sezione verticale una variante costruttiva del dispositivo in fig. 1 ;

fig. 7 mostra una sezione verticale di una variante costruttiva del dispositivo in fig. 1;

fig. 8 mostra in sezione verticale un’altra variante costruttiva del dispositivo in fig. 1.

Un dispositivo 10 comprende un involucro esterno 12 formato da una parte allungata fissa 14 e una calotta o torretta girevole 16. La rotazione relativa tra le due parti 14, 16 avviene attorno ad un asse longitudinale X della parte fissa 14 ed à ̈ permessa e facilitata da una serie di cuscinetti 80 interposti tra esse. La parte 14 ha forma circa a calice e contiene rotabilmente in asse un manicotto cilindrico cavo 18 della parte 16. Coassialmente e internamente alle parti 14, 16 si estende un albero 20, con asse X, che presenta tre tratti filettati: un tratto distale 22, un tratto centrale 24 e un altro tratto distale 26. Il filetto nei tratti 22, 24 à ̈ uguale in struttura (a 45°} ma di verso contrario, mentre il tratto 26 ha un filetto con passo inferiore e meno profondo. L’albero 20 à ̈ coassiale al manicotto 18 e vi si può muovere dentro. Sul tratto 22 si impegna la madrevite di una coppia di boccole 32, 34 che sono montate solidali con la parte fìssa 14. Sul tratto 24 si impegna la madrevite di una seconda coppia di boccole 42, 44 che sono montate solidali con la parte girevole 16. Le boccole 32, 34, 42, 44 sono vincolate a mantenere quindi una reciproca posizione assiale che à ̈ fissa lungo l'albero 20 (e lungo l’asse X). Sul tratto 26 si impegna la reciproca dentatura di una corona dentata 50 (fig. 5) che à ̈ girevolmente accoppiata, tramite cuscinetti 82, alla parte girevole 16, ma à ̈ vincolata a mantenere una posizione fissa lungo l’albero 20 e l’asse X. Sulla dentatura della corona 50 ingrana un pignone 52 (fig. 4) con asse Y ortogonale all’albero 20. Il pignone 52 à ̈ montato girevolmente nella sommità della parte 16 ed à ̈ collegato con un motore (non mostrato) atto a portarlo in rotazione in modo controllato. Il rapporto di riduzione finale tra un giro del pignone 52 e un giro della torretta 16 à ̈ ad es. 1:60.

Il funzionamento del dispositivo 10 à ̈ il seguente. Quando si vuole spostare lo specchio, si fa ruotare il pignone 52 che imprime coppia alla corona dentata 50. Quest’ultima viene forzata in avvitamento sul tratto 26, ma essendo bloccata assialmente à ̈ l’albero 20 che à ̈ costretto a traslare lungo l’asse X. Tale traslazione in realtà avviene anche per rotazione, dato che l'albero 20 può avanzare linearmente solo avvitandosi nelle boccole 32, 34, 42, 44. Pertanto il pignone 52 controlla verso e velocità di rotazione dell’albero 20. L’avvitamento dell'albero 20 nelle boccole 32, 34 implica quindi che esso debba ruotare e traslare. I due movimenti si sommano sulle boccole 42, 44 che sono costrette a ruotare rispetto alla parte 14, portando in rotazione attorno l’asse X tutta la parte mobile 16, e quindi lo specchio.

Fig, 6 mostra una variante di montaggio della corona 50 sull’albero 20 in modo da eliminare il gioco della corona 50 e migliorare la precisione. Una corrispondente dentatura 60 della o l’intera corona 50 à ̈ vincolata a due boccole 62, 64 a madrevite impegnate sul terzo filetto dell'albero 20.

Si bloccano le due boccole 62, 64 con una chiavetta 66 in una posizione angolare in cui entrambe sono premute sul filetto sottostante (come le boccole 32, 34 o 42, 44).

Fig. 7 mostra una variante 100 dell'inseguitore riguardante il meccanismo di rotazione della parte girevole. Come in precedenza vi à ̈ un involucro esterno 112 formato da una parte allungata fissa 114 e una calotta o torretta girevole 116 attorno ad un asse longitudinale X1. Molti dettagli sono già stati descritti e non si ripetono, essendo sufficiente il disegno. Coassialmente e internamente alle parti 114, 116 si estende un albero 120, con asse 1X, che presenta tre tratti filettati: un tratto distale 122, un tratto centrale 124 e un altro tratto distale interno 126 opposto al primo. Il filetto nei tratti 122, 124 à ̈ uguale in struttura (a 45°) ma di verso contrario, mentre il tratto 126 ha un filetto con passo inferiore e meno profondo. Sul tratto 122 si impegna la madrevite di una coppia di boccole 132, 134 che sono montate solidali con la parte fissa 114. Sul tratto 124 si impegna la madrevite di una seconda coppia di boccole 142, 144 che sono montate solidali con la parte girevole 116. Come in precedenza le boccole 132, 134, 142, 144 sono vincolate a mantenere una reciproca posizione assiale fìssa lungo l’albero 120 (e lungo l’asse 1X). Sul tratto 126 si impegna il filetto di uno stelo o secondo albero 190, che à ̈ mantenuto girevolmente parallelo all’asse 1X da cuscinetti 182 ma à ̈ bloccato assialmente dal interferenza con i cuscinetti 182 di una battuta 192 e una corona dentata 150. La corona 150 à ̈ posta sull’estremità dell’albero 190 ed à ̈ montata solidalmente ad esso, stretta da una ghiera 194. La corona dentata 150 à ̈ accoppiata ad un pignone motore 152 con asse 1Y ortogonale all’asse 1X.

Il funzionamento del dispositivo 100 à ̈ il seguente. Quando si vuole spostare lo specchio, si fa ruotare il pignone 152 che imprime coppia alla corona dentata 150 che la trasferisce all’albero 190. Quest’ultimo sì avvita sul tratto 126 e tende a spingere l’albero 120 lungo l’asse 1X. Come prima l’albero 120 à ̈ costretto ad avvitarsi nelle boccole 132, 134, 142, 144, le quali sono costrette a ruotare rispetto alia parte 114, portando in rotazione attorno l’asse 1X tutta la parte mobile 116, e quindi lo specchio. L’albero 190 può anche essere l’albero di uscita di un motore per azionare direttamente il primo albero 120.

L’organo che imprime movimento rotatorio all’albero 20 o 190 può anche essere parallelo, preferibilmente coassiale, ad esso. Fig. 8 mostra questa possibile variante 200, ove si indicano solo i particolari differenti da quanto già descritto o necessari alla spiegazione, il resto rimanendo come già si à ̈ detto. Nel dispositivo 200 vi à ̈ uno stelo 290, strutturalmente e funzionalmente identico allo stelo 190, impegnato su un albero 220 uguale all’albero 120. Lo stelo 290 à ̈ montato su due cuscinetti 282 e bloccato assialmente da una ghiera 250, dalla quale sporge con un codolo 299 per la connessione ad un motore (non mostrato), il quale tramite un albero di uscita (non mostrato) rotante attorno l’asse 2X sarà atto a trasferire moto rotazionale allo stelo 290. per il resto il dispositivo 200 funziona come le varianti precedenti. Il motore che aziona lo stelo 290 può anche essere integrale con esso, ad es. nel caso in cui lo stelo 90 costituisca l'albero di uscita di tale motore.

Claims (12)

1. “DISPOSITIVO INSEGUITORE SOLARE†RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (10; 100; 200) inseguitore solare per far inseguire la posizione del sole ad uno specchio, comprendente una parte fissa (12; 112) solidale a terra e una parte mobile (14; 114) rispetto alla parte fissa sulla quale à ̈ montabile lo specchio; un albero (20; 120) avente un primo tratto filettato (22; 122) e un secondo tratto filettato (24; 124), il secondo tratto filettato avente verso del filetto contrario al primo; due elementi controfilettati (32, 34, 42, 44; 132; 134, 142, 144) impegnati rispettivamente con il primo e il secondo tratto filettato e solidali rispettivamente alla parte fissa e mobile; mezzi (50, 52; 150, 152) per spostare assialmente l’albero rispetto ai due elementi, in modo che lo spostamento assiale dell’albero induca un avvitamento dei due elementi sui rispettivi tratti filettati e quindi una rotazione della parte mobile rispetto a quella fissa.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , in cui un o ciascun elemento controfilettato comprende mezzi (32, 34, 42, 44; 132; 134, 142, 144} per annullare il gioco sul rispettivo tratto filettato dell’albero su cui si impegna.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui i mezzi per annullare il gioco comprendono due boccole (32, 34, 42, 44; 132; 134, 142, 144) filettate internamente in modo corrispondente al tratto filettato dell’albero su cui sono impegnate, essendo le boccole disposte una vicino all'altra e bloccate in posizione angolare reciproca tale da annullare il gioco sul filetto sottostante.
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui i mezzi per spostare comprendono un terzo tratto filettato (26; 126) dell'albero; un terzo elemento controfilettato (50; 190) che à ̈ impegnato girevolmente col terzo tratto; mezzi (50, 52; 150, 152) per mettere in rotazione il terzo elemento.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui il terzo elemento à ̈ vincolato per non potersi spostare lungo l'asse dell’albero mentre percorre il terzo tratto filettato dell’albero.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui il terzo elemento à ̈ mobile assialmente per potersi spostare lungo l’asse del e rispetto all’albero mentre percorre il terzo tratto filettato dell’albero.
7. 7. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 4 a 6, in cui il terzo tratto filettato ha un passo sufficientemente piccolo da impedire la rotazione del terzo elemento madrevite a causa di una coppia impressa dall’albero,
8. 8. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 4 a 7, comprendente mezzi (62, 64) per annullare il gioco del terzo elemento sul terzo tratto filettato.
9. 9. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 5 a 8, in cui il terzo elemento à ̈ una corona (50) dentata esternamente e i mezzi per mettere in rotazione comprendono un pignone (52), con asse (Y) ortogonale a detto albero, che à ̈ in impegno sulla dentatura della corona ed à ̈ azionato da un motore.
10. 10. Dispositivo (100) secondo una delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui il terzo elemento à ̈ un secondo albero (190) coassiale al primo avente un filetto impegnato col terzo tratto filettato, il secondo albero essendo azionato da mezzi motori.
11. 11. Dispositivo (100) secondo la rivendicazione 10, in cui i mezzi motori che azionano il secondo albero (190) comprendono un organo motore rotante disposto ortogonalmente all’asse (2X) del secondo albero (190) e collegato meccanicamente al secondo albero (190).
12. 12. Dispositivo (200) secondo la rivendicazione 10, in cui i mezzi motori che azionano il secondo albero sono disposti lungo l’asse (2X) del secondo albero (190) e collegati meccanicamente ad esso.