MX2012015275A

MX2012015275A - Montaje de cojinete para un sistema de colector solar.

Info

Publication number: MX2012015275A
Application number: MX2012015275A
Authority: MX
Inventors: Zachary Marten; Vikas Kotagiri
Original assignee: Magna Int Inc
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-02-12
Also published as: EP2588790A1; EP2588790A4; BR112012033459A2; CA2802104A1; WO2012003235A1; US20130152915A1

Abstract

Se proporciona un sistema de colector solar que incluye un montaje de cojinete que comprende una pluralidad de ruedas o rodillos para engranar de forma rodante un elemento de soporte de diámetro grande. La rotación del elemento de soporte de diámetro grande soporta el rastreo de la posición del sol con relación al sistema de colector solar. El montaje de cojinete se puede pre-montar al elemento de soporte de diámetro grande antes de que el sistema de colector solar deje la fábrica, facilitando por consiguiente el montaje del sistema de colector solar en el campo, incluso bajo condiciones adversas.

Description

MONTAJE DE COJINETE PARA UN SISTEMA DE COLECTOR SOLAR ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La presente invención se refiere generalmente a un montaje de cojinete para un sistema de colector solar, y más particularmente a un montaje de cojinete de baja velocidad para un sistema de colector solar basado en un cilindro de soporte estructural de diámetro grande. 2. Descripción del Arte Previo Los sistemas que se diseñan para convertir la radiación solar o la "energía solar" en la forma de calor o electricidad se han sugerido por mucho tiempo como una alternativa atractiva para las fuentes de energía convencionales tales como el petróleo crudo, el gas natural y similares. En particular, se sabe que la energía solar es una fuente de energía renovable vasta y en gran medida no explotada que se puede convertir en una forma utilizable sin liberar emisiones dañinas hacia el ambiente. Desafortunadamente, los altos costos de capital combinados con las bajas eficiencias de conversión de energía han limitado hasta ahora la adopción de los sistemas colectores solares para instalaciones de principalmente pequeña escala y aplicaciones de nicho o "fuera de la red".

Más recientemente, se ha dirigido un esfuerzo considerable hacia desarrollar tipos mejorados de colectores solares para colectar la energía solar y concentrar la energía solar en un área relativamente pequeña para lograr por consiguiente altas temperaturas. Por ejemplo, una superficie reflectora se utiliza para concentrar la radiación solar de un área relativamente grande sobre un objetivo o superficie colectora relativamente pequeña. Un tipo específico de sistema utiliza estructuras de artesa reflectoras, largas, para concentrar la radiación solar sobre los paneles solares de alta ganancia que imitan a lo largo de la parte superior de la estructura de artesa. Alternativamente, se utiliza un reflector de plato parabólico.

La eficiencia de un sistema de colector solar de tipo reflector se incrementa en gran medida utilizando un colector solar móvil que sigue el movimiento del sol a través del cielo. De este modo, el colector solar se puede apuntar efectivamente al sol tal que la radiación solar reflejada se enfoque continuamente sobre la superficie colectora. Desafortunadamente, los métodos y aparatos para soportar y apuntar los colectores solares hacia el sol son bastante toscos y simples. Por ejemplo, típicamente el colector solar se monta a un eje o varilla de soporte que se apoya dentro de una estructura de cojinete o buje, tal que el colector solar soportado se puede hacer rotar para apuntar la . superficie reflectora del mismo directamente hacia el sol. Este tipo de aparato para soportar el colector solar es trabajado con muchos problemas. Específicamente, es extremadamente difícil instalar tal tipo de sistema de tal manera que las estructura de cojinete y las varillas de soporte estén en alineación precisa. Esto es extremadamente crítico cuando el colector solar es muy grande y las estructuras de cojinete están a una distancia considerable, tal como por ejemplo el caso de un colector solar con elementos reflectores en forma de artesa que pueden ser de hasta 25 pies (7.62 m) de largo con el colector estando soportado sólo en los extremos exteriores apoyando las varillas de soporte dentro de las estructuras de cojinete respectivas. Por supuesto, incluso si el sistema colector se instala con las estructuras de cojinete precisamente alineadas para recibir las varillas de soporte, todavía surgen problemas debido a un desplazamiento desigual de los postes de soporte a lo largo de la longitud del sistema colector. Tal movimiento y desplazamiento de los postes da como resultado una desalineación de las estructuras de coj inete .

Hutchison en la Patente Norteamericana 4,306,540 propone un aparato de soporte y montaje de colector solar mejorados. El aparato incluye un eje de soporte para el colector solar, que tiene una bola en un extremo que se lleva dentro de un manguito cilindrico en el colector solar para soportar el peso del colector. En un extremo opuesto del colector solar, se proporciona un montaje de poste de soporte en que un par de pernos inferiores pasan a través de un cuerpo rectangular del poste de soporte, paralelamente al eje de rotación del eje de soporte. Un rodillo se lleva en cada perno inferior, los rodillos que se posicionan para soportar el eje cuando el eje se posiciona sobre el poste de soporte. Se proporciona un tercer rodillo en un perno superior, que pasa a través de agujeros que se definen en un extremo de cada uno de un par de brazos de retención curvados. Un extremo opuesto de cada uno de los brazos de retención se lleva de manera pivotante en uno del par de pernos inferiores. El montaje de retención, que incluye el tercer rodillo, el perno superior y el par de brazos de retención curvados, previene que el eje sea alzado accidentalmente del poste, tal como por ejemplo por una tormenta de viento.

Para montar el colector solar, primero se posiciona el eje de soporte en los rodillos sobre el poste de soporte, y los brazos de retención curvados son pivotados sobre los pernos inferiores. Los agujeros en el un extremo de cada uno del par de brazos de retención se alinean para recibir el perno superior, y el perno superior y el tercer rodillo se montan a los brazos de retención. En particular, el tercer rodillo se "intercala" entre el an-ns de retención y se mantienen en el lugar mediante el perno superior. Un sujetador se aprieta entonces sobre el perno superior, para mantener unido el montaje de retención. Desafortunadamente, el montaje de retención se puede montar sólo después de que el colector solar se ha colocado sobre los rodillos. Por lo tanto, la tarea de montar el montaje de retención se debe realizar en el campo, a menudo bajo condiciones atmosféricas adversas. Por ejemplo, el clima de mucho viento puede dar como resultado el desplazamiento del eje antes de que el montaje de retención pueda ser completamente montado, y puede frustrar los intentos por alinear los agujeros en los brazos de retención, insertar el perno superior, y posicionar simultáneamente el tercer rodillo en el perno entre los brazos de retención. De modo semejante, las temperaturas frías pueden dificultar manejar y manipular las múltiples partes pequeñas del montaje de retención. La necesidad por montar el montaje de retención en el campo da como resultado costos de instalación incrementados y retrasos.

Consecuentemente, sería ventajoso proporcionar un sistema de colector solar que tenga un aparato de soporte y montaje que supere al menos algunas de las limitaciones anteriormente mencionadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De conformidad con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de colector solar, que comprende: una superficie colectora solar móvil; un elemento de soporte acoplado a la superficie colectora solar, el elemento de soporte que tiene una longitud y que tiene una superficie exterior que define un circulo en una sección transversal tomada en un plano normal a la longitud, el elemento de soporte que es giratorio sobre un eje longitudinal definido a lo largo de la longitud del mismo; un montaje de alojamiento que tiene un extremo de montaje y un extremo de cojinete, el extremo de montaje que comprende una estructura de montaje para asegurar fijamente el montaje de alojamiento a un elemento de base, el extremo de cojinete que define una abertura para recibir el elemento de soporte cuando el montaje de alojamiento y el elemento de soporte están acoplados juntos tal que el montaje de alojamiento rodea al menos parcialmente una porción de la superficie exterior del elemento de soporte, la porción rodeada de la superficie exterior que define una superficie de cojinete del elemento de soporte; un par de primeras ruedas montadas al extremo de cojinete del montaje de alojamiento, cada primera rueda del par de primeras ruedas dispuesta de manera adyacente a la abertura y proyectándose hacia el interior de la abertura para contactar una porción de la superficie de cojinete que mira hacia el extremo de montaje del montaje de alojamiento cuando el montaje de alojamiento y el elemento de soporte están acoplados juntos; y, al menos una segunda rueda montada al extremo de cojinete del montaje de alojamiento, la al menos una segunda rueda dispuesta de manera adyacente a la abertura y proyectándose hacia el interior de la abertura para contactar una porción de la superficie de cojinete que mira lejos del extremo de montaje del montaje de alojamiento cuando el montaje de alojamiento y el elemento de soporte están acoplados juntos, en donde el montaje de alojamiento y el elemento de soporte se pueden acoplar juntos antes de asegurar el montaje de alojamiento al elemento de base .

De conformidad con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de colector solar, que comprende: una superficie colectora solar móvil; un elemento de soporte cilindrico acoplado a la superficie colectora solar, el elemento de soporte cilindrico que tiene una superficie exterior que se extiende a lo largo de una longitud del mismo y que es giratorio sobre un eje longitudinal que se define a lo largo de dicha longitud; un montaje de alojamiento que comprende primer y segundo elementos de alojamiento que definen una abertura central entre los mismos cuando el montaje de alojamiento está en una condición montada, la abertura central dimensionada para recibir el elemento de soporte cilindrico cuando el montaje de alojamiento y el elemento de soporte cilindrico están acoplados juntos, el montaje de alojamiento que tiene un extremo de montaje y un extremo de retención dispuestos en lados opuestos de la abertura central, el extremo de montaje que comprende una estructura de montaje para asegurar fijamente el montaje de alojamiento a un elemento de base y el extremo de retención que comprende un elemento de retención para acoplar juntos de manera separable los primer y segundo elementos de alojamiento en el extremo de retención del montaje de alojamiento; un par de ruedas de soporte de carga montadas una a cada uno de los primer y segundo elementos de alojamiento y que se proyectan hacia el interior de la abertura central, para engranar de forma rodante una primera porción de la superficie exterior del elemento de soporte cilindrico que mira hacia el extremo de montaje del montaje de alojamiento cuando el montaje de alojamiento y el elemento de soporte cilindrico están acoplados juntos; y, un par de ruedas de contra carga montadas una a cada uno de los primer y segundo elementos de alojamiento y que se proyectan hacia el interior de la abertura central, para engranar de forma rodante una segunda porción de la superficie exterior del elemento de soporte cilindrico que mira hacia el extremo de retención del montaje de alojamiento cuando el montaje de alojamiento y el elemento de soporte cilindrico están acoplados juntos, en donde el montaje de alojamiento y el elemento de soporte cilindrico se pueden acoplar juntos antes de asegurar el montaje de alojamiento al elemento de base.

De conformidad con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de colector solar, que comprende: una superficie colectora solar móvil; un elemento de soporte cilindrico acoplado a la superficie colectora solar, el elemento de soporte cilindrico que tiene una superficie exterior que se extiende a lo largo de una longitud del mismo y que es giratorio sobre un eje longitudinal definido a lo largo de dicha longitud; un montaje de alojamiento que comprende una pluralidad de ruedas, el montaje de alojamiento acoplado al elemento de soporte cilindrico tal que el elemento de soporte cilindrico se dispone entre un primer grupo de la pluralidad de ruedas y un segundo grupo de la pluralidad de ruedas, el montaje de alojamiento que comprende una estructura de montaje para asegurar fijamente el montaje de alojamiento a un elemento de base, la estructura de montaje dispuesta en el montaje de alojamiento con relación a la pluralidad de ruedas tal que cuando el montaje de alojamiento se asegura fijamente al elemento de base por medio de la estructura de montaje, el primer grupo de la pluralidad de ruedas engrana de forma rodante la superficie exterior del elemento de soporte cilindrico y soporta el peso del elemento de soporte cilindrico y el segundo grupo de la pluralidad de ruedas actúa como ruedas de contra carga, en donde el montaje de alojamiento y el elemento de soporte cilindrico se pueden acoplar juntos antes de asegurar el montaje de alojamiento al elemento de base.

De conformidad con un aspecto de la invención, se proporciona un método, que comprende: proporcionar un montaje de colector solar que comprende una superficie colectora solar que se acopla a un elemento de soporte cilindrico, el elemento de soporte cilindrico que tiene una superficie exterior y una longitud; proporcionar un montaje de alojamiento que tiene una pluralidad de ruedas montadas al mismo que incluyen un par de ruedas de soporte de carga y al menos una rueda de contra carga, el montaje de alojamiento que tiene una estructura de montaje para asegurar fijamente el montaje de alojamiento a un elemento de base; acoplar el montaje de alojamiento al elemento de soporte cilindrico tal que el elemento de soporte cilindrico se disponga entre el par de ruedas de soporte de carga y la al menos una rueda de contra carga; y, asegurar fijamente el montaje de alojamiento y el montaje de colector solar acoplados juntos a un elemento de base por medio de la estructura de montaje del montaje de alojamiento y una estructura de montaje complementaria del elemento de base, tal que el par de ruedas de soporte de carga engranen de forma rodante la superficie exterior del elemento de soporte cilindrico y soporten el peso del elemento de soporte cilindrico.

De conformidad con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de colector solar, que comprende: una superficie colectora solar móvil; un elemento de soporte cilindrico acoplado a la superficie colectora solar, el elemento de soporte cilindrico que tiene una superficie exterior que se extiende a lo largo de una longitud del mismo y que es giratorio sobre un eje longitudinal definido a lo largo de dicha longitud; un montaje de alojamiento que comprende una pluralidad de rodillos esféricos, el montaje de alojamiento acoplado al elemento de soporte cilindrico tal que el elemento de soporte cilindrico se dispone entre un primer grupo de la pluralidad de rodillos esféricos y un segundo grupo de la pluralidad de rodillos esféricos, el montaje de alojamiento que comprende una estructura de montaje para asegurar fijamente el montaje de alojamiento a un elemento de base, la estructura de montaje dispuesta en el montaje de alojamiento con relación a la pluralidad de rodillos esféricos tal que cuando el montaje de alojamiento se asegura fijamente al elemento de base por medio de la estructura de montaje, el primer grupo de la pluralidad de rodillos esféricos engrana de forma rodante la superficie exterior del elemento de soporte cilindrico y soporta el peso del elemento de soporte cilindrico y el segundo grupo de la pluralidad de rodillos esféricos actúa como rodillos de contra carga, en donde el montaje de alojamiento y el elemento de soporte cilindrico se pueden acoplar juntos antes de asegurar el montaje de alojamiento al elemento de base.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Otras ventajas de la presente invención serán fácilmente apreciadas, ya que la misma se vuelve mejor comprendida por la referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considera en conjunción con los dibujos acompañantes en donde: La FIGURA 1 es una vista en perspectiva despiezada de un montaje de colector solar de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La FIGURA 2 muestra un par de montajes de alojamiento acoplados al elemento de soporte cilindrico del sistema de colector solar de la FIGURA 1, de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La FIGURA 3 es una vista en perspectiva despiezada de otro montaje de colector solar de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La FIGURA 4 muestra un par de montajes de alojamiento acoplados al elemento de soporte cilindrico del sistema de colector solar de la FIGURA 3, de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La FIGURA 5 es una vista en perspectiva agrandada que muestra un montaje de alojamiento acoplado al elemento de soporte cilindrico del sistema de colector solar de la FIGURA 1 o la FIGURA 3, de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La FIGURA 6 es una vi'sta en sección trasversal de un montaje de alojamiento de acuerdo con una modalidad de la presente invención; y, La FIGURA 7 es un diagrama de flujo simplificado para un método de instalar un montaje de colector solar de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES HABILITANTES La siguiente descripción se presenta para habilitar a una persona experta en el arte para hacer y utilizar la invención, y se proporciona en el contexto de una aplicación particular y sus requerimientos. Diversas modificaciones a las modalidades divulgadas serán fácilmente aparentes para aquellos expertos en el arte, y los principios generales aquí definidos se pueden aplicar a otras modalidades y aplicaciones sin desviarse del alcance de la invención. De esta manera, la presente invención no pretende estar limitada a las modalidades divulgadas, sino que se le debe conceder el alcance más amplio consistente con los principios y las características aquí divulgadas.

Refiriéndose a la FIGURA 1, se muestra una vista en perspectiva despiezada de un montaje 100 de colector solar de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En este ejemplo específico y no limitante, el montaje 100 de colector es un colector o concentrador de energía solar de artesa dual, que tiene dos aberturas 102a y 102b ópticas. Las aberturas 102 ópticas admiten la luz del sol incidente sobre los paneles 104 reflectores. En particular, cuatro paneles 104 reflectores se agrupan en dos pares de paneles opuestos que se disponen en una manera sustancialmente borde con borde. La superficie superior de cada panel 104 reflector está, a manera de un ejemplo especifico y no limitante, cubierta con un recubrimiento metálico duradero delgado, que se encapsula en capas de óxido para asegurar la alta durabilidad y rigidez estructural. Opcionalmente, la superficie superior de cada panel 104 reflector se fabrica utilizando otro material reflector adecuado. Adicionalmente, opcionalmente, se montan puntales y/u otros miembros de refuerzo a las superficies inferiores de los paneles 104 reflectores, dando como resultado una estructura muy duradera pero ligera.

La luz del sol incidente que entra al montaje 100 de colector a través de las aberturas 102 ópticas incide sobre uno de los paneles 104 reflectores y se dirige hacia una región ligeramente por encima de un borde superior del panel 104 reflector opuesto. Los receptores 106 solares se montan en una orientación vertical cerca de los bordes superiores de los paneles 104 reflectores para colectar la radiación solar reflejada. En el presente ejemplo, los receptores 106 solares son paneles Solares de Alta Ganancia (HGS) , que incluyen una placa de refuerzo no ilustrada, celdas de silicio, un encapsulante , una placa de cubierta de vidrio y una caja de conexiones. Los receptores 106 solares adicionalmente incluyen un disipador de calor de metal no ilustrado, el cual permite el eficiente enfriamiento por convección con flujo de aire natural. Opcionalmente, los receptores 106 solares incluyen una característica de rápida conexión para la rápida instalación sobre el colector 100 solar y el fácil mantenimiento .

Los paneles 104 reflectores se soportan en extremos opuestos de los mismos utilizando elementos 108 de soporte en forma de V. Cada elemento 108 de soporte en forma de V soporta dos paneles 104 reflectores, a fin de definir una de las dos artesas del montaje 100 de colector. Los elementos 108 de soporte en forma de V se montan a los anillos 110 de soporte por medio de las proyecciones 112. Cada anillo 110 de soporte se monta fijamente a un elemento 114 de soporte cilindrico, tal que el movimiento rotacional del elemento 114 de soporte cilindrico sobre un eje A longitudinal se transfiere a los paneles 104 reflectores por medio de los anillos 110 de soporte, las proyecciones 112 y los elementos 108 de soporte en forma de V. El elemento 114 de soporte cilindrico es, a manera de un ejemplo específico y no limitante, un cilindro de soporte estructural de diámetro grande fabricado de acero suave. Un diámetro típico del elemento 114 de soporte cilindrico es aproximadamente ocho pulgadas (20.32 cm) .

Hacer rotar de manera controlada el elemento 114 de soporte cilindrico causa que los paneles 104 reflectores se muevan, permitiendo por consiguiente que el montaje 100 de colector siga el movimiento del sol a través del cielo durante el curso de un día. Para este fin, el elemento 114 de soporte cilindrico se apoya dentro de un extremo de cojinete de cada uno de una pluralidad de montajes 116 de alojamiento. El extremo de cojinete de cada montaje 116 de alojamiento incluye una pluralidad de ruedas 118, las cuales se montan adyacentes a y se proyectan hacia el interior de una abertura central del extremo de cojinete a fin de soportar el elemento 114 de soporte cilindrico, mientras que permiten al mismo tiempo que el elemento de soporte cilindrico gire sobre el eje A longitudinal. Las ruedas 118 se fabrican de un material adecuado, tal como por ejemplo nailon. Adicionalmente, las ruedas 118 incluyen un eje y montaje de cojinete para montar las ruedas al montaje 116 de alojamiento. Por supuesto, el montaje 100 de colector solar también incluye un mecanismo de impulsión no ilustrado y un controlador no ilustrado para hacer rotar de manera controlada el elemento 114 de soporte cilindrico. Opcionalmente, se emplean rodillos de forma esférica en lugar de las ruedas 118.

Refiriéndose todavía a la FIGURA 1, cada montaje 116 de alojamiento adicionalmente incluye un extremo 120 de montaje que tiene una estructura de montaje para asegurar fijamente el montaje de alojamiento a un elemento de base, tal como por ejemplo uno de los postes 122. En el presente ejemplo se utilizan cuatro montajes 116 de alojamiento para llevar el elemento 114 de soporte cilindrico. Por supuesto, el número de montajes 116 de alojamiento que se requiere para una aplicación particular depende de un número de factores. Se considera que la determinación de un número adecuado de montajes 116 de alojamiento para una aplicación particular está dentro de las capacidades de una persona que tiene habilidad ordinaria en el arte.

El montaje 100 de colector opcionalmente se expande acoplando mecánicamente conjuntos adicionales de paneles 104 reflectores al elemento 114 de soporte cilindrico. Los conjuntos adyacentes de paneles 104 reflectores se soportan utilizando elementos 108 de soporte en forma de V que se disponen dentro de un espacio entre los extremos respectivos de los mismos. Un arreglo de colector solar típico puede ser de aproximadamente 25 pies (7.62 m) de largo. Típicamente, un arreglo de montajes colectores comparte un mecanismo de impulsión común y hardware del controlador de rastreo. Por ejemplo, cuatro montajes colectores acoplados juntos se impulsan simultáneamente utilizando una sola unidad de impulsión dispuesta en el centro del arreglo.

La FIGURA 2 es una vista inferior parcial que muestra un par de montajes 116 de alojamiento acoplados al elemento 114 de soporte cilindrico del sistema de la FIGURA 1. Dos conjuntos de paneles 104a y 104b reflectores se muestran acoplados juntos en la FIGURA 2, con elementos 108 de soporte en forma de V dispuestos entre los extremos de los paneles 104a reflectores y los extremos de los paneles 104b reflectores. Como tal, el anillo 110 de soporte lleva ambos conjuntos de paneles 104a y 104b reflectores, y el movimiento rotacional del elemento de soporte cilindrico se transfiere a ambos conjuntos de paneles 104a y 104b reflectores. Un montaje 116 de alojamiento se dispone adyacente a cada lado del anillo 110 de soporte. Como se describe en mayor detalle debajo, la pluralidad de ruedas 118 de cada montaje 116 de alojamiento engrana de forma rodante una superficie exterior del elemento 114 de soporte cilindrico. También como se muestra en la FIGURA 2, el extremo 120 de montaje de cada montaje de alojamiento se orienta para ser fijamente asegurado a un elemento de base.

Refiriéndose a la FIGURA 3, se muestra una vista en perspectiva despiezada de un montaje 300 colector solar de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En este ejemplo especifico y no limitante, el montaje 300 colector es un colector o concentrador de energía solar de artesa única, que tiene una abertura 302 óptica. La abertura 302 óptica admite la luz del sol incidente sobre los paneles 104 reflectores. En particular, dos paneles 104 reflectores se agrupan en un par de paneles opuestos que se disponen en una manera sustancialmente borde con borde. La superficie superior de cada panel 104 reflector está, a manera de un ejemplo específico y no limitante, cubierta con un recubrimiento metálico duradero delgado, que se encapsula en capas de óxido para asegurar la alta durabilidad y rigidez estructural. Opcionalmente, la superficie superior de cada panel 104 reflector se fabrica utilizando otro material reflector adecuado. Adicionalmente, opcionalmente, se montan puntales y/u otros miembros de refuerzo a las superficies inferiores de los paneles 104 reflectores, dando como resultado una estructura muy duradera pero ligera.

La luz del sol incidente que entra al montaje 300 colector a través de la abertura 302 óptica incide sobre uno de los paneles 104 reflectores y se dirige hacia una región ligeramente por encima de un borde superior del panel 104 reflector opuesto. Los receptores 106 solares se montan en una orientación vertical cerca de los bordes superiores de los paneles 104 reflectores para colectar la radiación solar reflejada. En el presente ejemplo, los receptores 106 solares son paneles Solares de Alta Ganancia (HGS) , que incluyen una placa de refuerzo no¦ ilustrada, celdas de silicio, un encapsulante, una placa de cubierta de vidrio y una caja de conexiones. Los receptores 106 solares adicionalmente incluyen un disipador de calor de metal no ilustrado, el cual permite el eficiente enfriamiento por convección con flujo de aire natural. Opcionalmente, los receptores 106 solares incluyen una característica de rápida conexión para la rápida instalación sobre el colector 300 solar y el fácil mantenimiento.

Los paneles 104 reflectores se soportan en extremos opuestos de los mismos utilizando elementos 108 de soporte en forma de V. Cada elemento 108 de soporte en forma de V soporta dos paneles 104 reflectores, a fin de definir la artesa del montaje 300 de colector. Los elementos 108 de soporte en forma de V se montan a los anillos 110 de soporte por medio de las proyecciones 112. Cada anillo 110 de soporte se monta fijamente a un elemento 114 de soporte cilindrico, tal que el movimiento rotacional del elemento 114 de soporte cilindrico sobre un eje A longitudinal se transfiere a los paneles 104 reflectores por medio de los anillos 110 de soporte, las proyecciones 112 y los elementos 108 de soporte en forma de V. El elemento 114 de soporte cilindrico es, a manera de un ejemplo especifico y no limitante, un cilindro de soporte estructural de diámetro grande fabricado de acero suave. Un diámetro típico del elemento 114 de soporte cilindrico es aproximadamente ocho pulgadas (20.32 cm) .

Hacer rotar de manera controlada el elemento 114 de soporte cilindrico causa que los paneles 104 reflectores se muevan, permitiendo por consiguiente que el montaje 300 colector siga el movimiento del sol a través del cielo durante el curso de un día. Para este fin, el elemento 114 de soporte cilindrico se apoya dentro de un extremo de cojinete de cada uno de una pluralidad de montajes 116 de alojamiento. El extremo de cojinete de cada montaje 116 de alojamiento incluye una pluralidad de ruedas 118, las cuales se montan adyacentes a y se proyectan hacia el interior de una abertura central del extremo de cojinete a fin de soportar el elemento 114 de soporte cilindrico, mientras que permiten al mismo tiempo que el elemento de soporte cilindrico gire sobre el eje A longitudinal. Las ruedas 118 se fabrican de un material adecuado, tal como por ejemplo nailon. Adicionalmente, las ruedas 118 incluyen un eje y montaje de cojinete para montar las ruedas al montaje 116 de alojamiento. Por supuesto, el montaje 300 colector solar también incluye un mecanismo de impulsión no ilustrado y un controlador no ilustrado para hacer rotar de manera controlada el elemento 114 de soporte cilindrico. Opcionalmente, se emplean rodillos de forma esférica en lugar de las ruedas 118.

Refiriéndose todavía a la FIGURA 3, cada montaje 116 de alojamiento adicionalmente incluye un extremo 120 de montaje que tiene una estructura de montaje para asegurar fijamente el montaje de alojamiento a un elemento de base, tal como por ejemplo uno de los postes 122. En el presente ejemplo se utilizan cuatro montajes 116 de alojamiento para llevar el elemento 114 de soporte cilindrico. Por supuesto, el número de montajes 116 de alojamiento que se requiere para una aplicación particular depende de un número de factores. Se considera que la determinación de un número adecuado de montajes 116 de alojamiento para una aplicación particular está dentro de las capacidades de una persona que tiene habilidad ordinaria en el arte.

El montaje 300 de colector opcionalmente se expande acoplando mecánicamente conjuntos adicionales de paneles 104 reflectores al elemento 114 de soporte cilindrico. Los conjuntos adyacentes de paneles 104 reflectores se soportan utilizando elementos 108 de soporte en forma de V que se disponen dentro de un espacio entre los extremos respectivos de los mismos. Un arreglo de colector solar típico puede ser de aproximadamente 25 pies (7.62 m) de largo. Típicamente, un arreglo de montajes colectores comparte un mecanismo de impulsión común y hardware del controlador de rastreo. Por ejemplo, cuatro montajes colectores acoplados juntos se impulsan simultáneamente utilizando una sola unidad de impulsión dispuesta en el centro del arreglo.

La FIGURA 4 es una vista inferior parcial que muestra un par de montajes 116 de alojamiento acoplados al elemento 114 de soporte cilindrico del sistema de la FIGURA 3. Dos conjuntos de paneles 104a y 104b reflectores se muestran acoplados juntos en una manera extremo con extremo, con elementos 108 de soporte en forma de V dispuestos entre los extremos de los paneles 104a reflectores y los extremos de los paneles 104b reflectores. Como tal, el anillo 110 de soporte lleva ambos conjuntos de paneles 104a y 104b reflectores, y el movimiento rotacional del elemento de soporte cilindrico se transfiere a ambos conjuntos de paneles 104a y 104b reflectores. Un montaje 116 de alojamiento se dispone adyacente a cada lado del anillo 110 de soporte. Como se describe en mayor detalle debajo, la pluralidad de ruedas 118 de cada montaje 116 de alojamiento engrana de forma rodante una superficie exterior del elemento 114 de soporte cilindrico. También como se muestra en la FIGURA 4, el extremo 120 de montaje de cada montaje de alojamiento se orienta para ser fijamente asegurado a un elemento de base.

La FIGURA 5 es una vista en perspectiva agrandada que muestra un montaje 116 de alojamiento acoplado al elemento 114 de soporte cilindrico del sistema de la FIGURA 1 o de la FIGURA 3. La FIGURA 6 es una vista en sección trasversal del montaje 116 de alojamiento acoplado al elemento 114 de soporte cilindrico, tomada en un plano que pasa a través de la pluralidad de ruedas 118. Con referencia ahora a las FIGURAS 5 y 6, el montaje 116 de alojamiento comprende primer y segundo elementos 200a y 200b de alojamiento, que definen una abertura 202 central entre los mismos cuando el montaje 116 de alojamiento está en una condición montada. La abertura 202 central se dimensiona para recibir el elemento 114 de soporte cilindrico cuando el montaje 116 de alojamiento y el elemento 114 de soporte cilindrico están acoplados juntos. El extremo 120 de montaje y un extremo 204 de retención se definen en lados opuestos de la abertura 202 central. El extremo de montaje comprende una estructura 206 de montaje que se dispone entre los primer y segundo elementos 200a y 202b de alojamiento. En particular, la estructura 206 de montaje es para aparearse con una estructura de montaje complementaria no ilustrada de un elemento de base, tal como por ejemplo el poste 122 en la FIGURA 1 o en la FIGURA 3. El extremo 204 de retención comprende un elemento de retención, tal como por ejemplo el perno 208 u otro sujetador adecuado, para acoplar juntos de manera separable los primer y segundo elementos 200a y 200b de alojamiento en el extremo 204 de retención del montaje 116 de alojamiento.

Cada uno de los primer y segundo elementos 200a y 200b de alojamiento incluye una estructura de montaje para retener un eje 210a de una rueda 118a de soporte de carga y una estructura de montaje para retener un eje 210b de una rueda 118b de contra carga. Cuando el montaje 116 de alojamiento está en una condición montada y se acopla al elemento 114 de soporte cilindrico, y cuando la estructura 206 de montaje se aparea con una estructura de montaje complementaria de un elemento de base, se disponen dos ruedas 118a de soporte de carga debajo del elemento 114 de soporte cilindrico y se disponen dos ruedas 118b de contra carga por arriba del elemento 114 de soporte cilindrico. Una porción de la superficie exterior del elemento 114 de soporte cilindrico que se rodea por el montaje 116 de alojamiento define una superficie de cojinete, sobre la cual las ruedas 118a y 118b engranan de forma rodante el elemento de soporte cilindrico. Como se muestra en las FIGURAS 5 y 6, las ruedas 118a de soporte de carga normalmente están en contacto con la superficie de cojinete del elemento 114 de soporte cilindrico y las ruedas 118b de contra carga normalmente están fuera de contacto con la superficie de cojinete del elemento 114 de soporte cilindrico. La pequeña separación resultante entre las ruedas 118b de contra carga y el elemento 114 de soporte cilindrico soporta el movimiento axial del elemento 114 de soporte cilindrico con relación al montaje 116 de alojamiento, a fin de permitir la contracción y expansión térmica del elemento 114 de soporte cilindrico, etcétera. Cuando el elemento 114 de soporte cilindrico se desplaza hacia arriba, tal como por ejemplo durante el clima de mucho viento, etcétera, las ruedas 118b de contra carga engranan de forma rodante la superficie de cojinete del elemento de soporte cilindrico y limitan por consiguiente su viaje.

Como se muestra más claramente en la FIGURA 6, las dos ruedas 118a de soporte de carga y las dos ruedas 118b de contra carga se disponen en una configuración sustancialmente cuadrada dentro del plano de la sección transversal. Por supuesto, también se contemplan diferentes configuraciones de las ruedas. Por ejemplo, las ruedas 118a de soporte de carga se pueden colocar dentro de un rango de ángulos entre aproximadamente 25° y aproximadamente 65° con relación a la linea B-B en la FIGURA 4. Opcionalmente, se proporciona una sola rueda 118b de contra carga. Opcionalmente, las ruedas se montan al montaje 116 de alojamiento por medio de un mecanismo ajustable, tal que es ajustable el grado al cual se proyectan las ruedas dentro de la abertura 202 central. Por ejemplo, durante el clima frió las ruedas se pueden avanzar adicionalmente hacia la abertura central y durante el clima de calor las ruedas se pueden retirar ligeramente de la abertura central, a fin de compensar la contracción y expansión térmica del elemento 114 de soporte cilindrico. Adicionalmente, opcionalmente, un diámetro de las ruedas 118a de soporte de carga es mayor que un diámetro de las ruedas 118b de contra carga. Típicamente, el diámetro de las ruedas 118a de soporte de carga es menor que 50% del diámetro del elemento 114 de soporte cilindrico. Adicionalmente, las ruedas 118a de soporte de carga y las ruedas 118b de contra carga se montan al montaje de alojamiento en ausencia de un mecanismo de impulsión para impulsar la rotación del elemento 114 de soporte cilindrico.

Como se muestra en las FIGURAS 5 y 6, el montaje 116 de alojamiento y el elemento 114 de soporte cilindrico se pueden acoplar juntos antes de asegurar el montaje 116 de alojamiento a un elemento de base, tal como por ejemplo el poste 122 en la FIGURA 1 o en la FIGURA 3. En particular, los primero y segundo elementos 200a y 200b de alojamiento se pueden acoplar juntos, con el elemento de soporte cilindrico acomodado dentro de la abertura 202 central que se forma entre los mismos, durante la fabricación del montaje 100 de colector. Consecuentemente, el montaje 100 de colector se puede enviar desde el fabricante en una condición pre-montada, tal que la instalación del montaje 100 requiere sólo asegurar la estructura 206 de montaje de cada montaje 116 de alojamiento a una estructura de montaje complementaria del elemento de base. La instalación del montaje 100 de colector se simplifica, tal que el tiempo que se requiere para instalar cada montaje 100 se reduce y tal que la instalación se puede realizar bajo condiciones atmosféricas menores que las ideales.

Refiriéndose ahora a la FIGURA 7, se muestra un diagrama de flujo simplificado para un método de instalar un montaje de colector solar de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En 700, se proporciona un montaje de colector solar, el montaje de colector solar que comprende una superficie colectora solar que se acopla a un elemento de soporte cilindrico, el elemento de soporte cilindrico que tiene una superficie exterior y una longitud. En 702, se proporciona un montaje de alojamiento, el montaje de alojamiento que tiene una pluralidad de ruedas montadas al mismo que incluyen un par de ruedas de soporte de carga y al menos una rueda de contra carga, el montaje de alojamiento que tiene también una estructura de montaje para asegurar fijamente el montaje de alojamiento a un elemento de base. En 704, el montaje de alojamiento se acopla al elemento de soporte cilindrico tal que el elemento de soporte cilindrico se dispone entre el par de ruedas de soporte de carga y la al menos una rueda de contra carga. En 706, el montaje de alojamiento y el montaje de colector solar acoplados juntos se aseguran fijamente a un elemento de base por medio de la estructura de montaje del montaje de alojamiento y una estructura de montaje complementaria del elemento de base, tal que el par de ruedas de soporte de carga engranen de forma rodante la superficie exterior del elemento de soporte cilindrico y soporten el peso del elemento de soporte cilindrico .

Se pueden considerar numerosas otras modalidades sin desviarse del alcance de la presente invención.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de colector solar, caracterizado en que comprende : una superficie colectora solar móvil; un elemento de soporte acoplado a la superficie colectora solar, el elemento de soporte que tiene una longitud y que tiene una superficie exterior que define un circulo en una sección transversal tomada en un plano normal a la longitud, el elemento de soporte que es giratorio sobre un eje longitudinal definido a lo largo de la longitud del mismo; un montaje de alojamiento que tiene un extremo de montaje y un extremo de cojinete, el extremo de montaje que comprende una estructura de montaje para asegurar fijamente el montaje de alojamiento a un elemento de base, el extremo de cojinete que define una abertura para recibir el elemento de soporte cuando el montaje de alojamiento y el elemento de soporte están acoplados juntos tal que el montaje de alojamiento rodea al menos parcialmente una porción de la superficie exterior del elemento de soporte, la porción rodeada de la superficie exterior que define una superficie de cojinete del elemento de soporte; un par de primeras ruedas montadas al extremo de cojinete del montaje de alojamiento, cada primera rueda del par de primeras ruedas dispuesta de manera adyacente a la abertura y proyectándose hacia el interior de la abertura para contactar una porción de la superficie de cojinete que mira hacia el extremo de montaje del montaje de alojamiento cuando el montaje de alojamiento y el elemento de soporte están acoplados juntos; y, al menos una segunda rueda montada al extremo de cojinete del montaje de alojamiento, la al menos una segunda rueda dispuesta de manera adyacente a la abertura y proyectándose hacia el interior de la abertura para contactar una porción de la superficie de cojinete que mira lejos del extremo de montaje del montaje de alojamiento cuando el montaje de alojamiento y el elemento de soporte están acoplados juntos, en donde el montaje de alojamiento y el elemento de soporte se pueden acoplar juntos antes de asegurar el montaje de alojamiento al elemento de base.

2. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que la cuando menos una segunda rueda comprende un par de segundas ruedas.

3. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el elemento de soporte tiene un primer diámetro que es sustancialmente uniforme a lo largo de la longitud del elemento de soporte.

4. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado en que. cada rueda del par de primeras ruedas tiene un segundo diámetro, el segundo diámetro menor que el primer diámetro.

5. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado en que el segundo diámetro es menor que 50% del primer diámetro.

6. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado en que el primer diámetro es de al menos seis pulgadas (15.24 cm) .

7. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el par de primeras ruedas y la al menos una segunda rueda se montan al montaje de alojamiento en ausencia de un mecanismo de impulsión para impulsar la rotación del elemento de soporte por medio de ya sea el par de primeras ruedas o la al menos una segunda rueda.

8. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que cada una del par de primeras ruedas y la al menos una segunda rueda se fabrican utilizando nailon.

9. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el elemento de soporte es axialmente móvil con relación al par de primeras ruedas y con relación a la al menos una segunda rueda.

10. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el montaje de alojamiento incluye primer y segundo elementos de alojamiento y un elemento de retención para acoplar juntos de manera separable los primer y segundo elementos de alojamiento.

11. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el primer grupo de las ruedas engrana de forma rodante la superficie exterior del elemento de soporte y soporta el peso del elemento de soporte y el segundo grupo de las ruedas actúa como las ruedas de contra carga.

12. Un sistema de colector solar de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado en que un ángulo que se forma entre el par de ruedas de soporte de carga y que tiene un vértice en un punto a lo largo del eje longitudinal del elemento de soporte es entre 50° y 130°.

13. Un método, caracterizado en que comprende: proporcionar un montaje de colector solar que comprende una superficie colectora solar que se acopla a un elemento de soporte cilindrico, el elemento de soporte cilindrico que tiene una superficie exterior y una longitud; proporcionar un montaje de alojamiento que tiene una pluralidad de ruedas montadas al mismo que incluyen un par de ruedas de soporte de carga y al menos una rueda de contra carga, el montaje de alojamiento que tiene una estructura de montaje para asegurar fijamente el montaje de alojamiento a un elemento de base; acoplar el montaje de alojamiento al elemento de soporte cilindrico tal que el elemento de soporte cilindrico se disponga entre el par de ruedas de soporte de carga y la al menos una rueda de contra carga; y, asegurar fijamente el montaje de alojamiento y el montaje de colector solar acoplados juntos a un elemento de base por medio de la estructura de montaje del montaje de alojamiento y una estructura de montaje complementaria del elemento de base, tal que el par de ruedas de soporte de carga engranen de forma rodante la superficie exterior del elemento de soporte cilindrico y soporten el peso del elemento de soporte cilindrico .

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado en que el acoplamiento del montaje de alojamiento al elemento de soporte cilindrico comprende disponer el elemento de soporte cilindrico entre un primer elemento de alojamiento y un segundo elemento de alojamiento, y asegurar el primer elemento de alojamiento al segundo elemento de alojamiento en lados opuestos del elemento de soporte cilindrico.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado en que la al menos una rueda de contra carga comprende un par de ruedas de contra carga, y que comprende el acoplamiento del montaje de alojamiento al elemento de soporte cilindrico tal que el elemento de soporte cilindrico se disponga entre una disposición sustancialmente simétrica del par de ruedas de soporte de carga y el par de ruedas de contra carga . RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se proporciona un sistema de colector solar que incluye un montaje de cojinete que comprende una pluralidad de ruedas o rodillos para engranar de forma rodante un elemento de soporte de diámetro grande. La rotación del elemento de soporte de diámetro grande soporta el rastreo de la posición del sol con relación al sistema de colector solar. El montaje de cojinete se puede pre-montar al elemento de soporte de diámetro grande antes de que el sistema de colector solar deje la fábrica, facilitando por consiguiente el montaje del sistema de colector solar en el campo, incluso bajo condiciones adversas. MONTAJE DE COJINETE PARA UN SISTEMA DE COLECTOR SOLAR RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se proporciona un sistema de colector solar que incluye un montaje de cojinete que comprende una pluralidad de ruedas o rodillos para engranar de forma rodante un elemento de soporte de diámetro grande. La rotación del elemento de soporte de diámetro grande soporta el rastreo de la posición del sol con relación al sistema de colector solar. El montaje de cojinete se puede pre-montar al elemento de soporte de diámetro grande antes de que el sistema de colector solar deje la fábrica, facilitando por consiguiente el montaje del sistema de colector solar en el campo, incluso bajo condiciones adversas.