RU214888U1 - Устройство для автоматической ориентации фотоэлектрических модулей - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к гелиотехнике и может быть использована в качестве опорной конструкции для прикрепления фотоэлектрических модулей и их ориентации в установках, преобразующих лучистую энергию Солнца в электроэнергию. Устройство для автоматической ориентации фотоэлектрических модулей содержит поворотный вал, стропила, обеспечивающие возможность надежной фиксации фотоэлектрических модулей, сваи и устройство автоматического регулирования, включающее датчики, блок управления, привод. При этом устройство содержит центральную сваю-стойку, соединенную в ее верхней части с опорой для фиксации привода посредством выполненных в центральной свае-стойке и в опоре рядов овальных отверстий и болтов высокопрочных, а также в качестве опоры поворотного вала устройство содержит рядные сваи-стойки, соединенные в каждой ее верхней части с опорой для фиксации подшипника посредством выполненных в рядной свае-стойке и в опоре рядов овальных отверстий и болтов высокопрочных. Кроме того, устройство дополнительно включает демпферы, которые одним концом через рычаг соединены с поворотным валом, а другим концом через опору демпфера соединены с рядной сваей-стойкой. Устройство выдерживает высокие ветровые нагрузки, исключает отрыв от свай и/или стропил фотоэлектрических модулей при скорости ветра до 30 м/с. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к гелиотехнике и может быть использована в качестве ограниченно подвижной опорной конструкции для размещения фотоэлектрических модулей и их ориентации в установках, преобразующих лучистую энергию Солнца в электроэнергию.

Известна бионическая солнечная электростанция, содержащая несколько солнечных батарей с принимающими излучение фотоэлектрическими преобразователями, размещенных на механической системе, оснащенной системой ориентации, поддерживающей перпендикулярное положение солнечной батареи по отношению к солнцу. При этом механическая система включает в себя неподвижное основание и блок ориентации, обеспечивающий поворот платформы с закрепленными солнечными батареями вокруг горизонтальной оси. Кроме того, платформа состоит из центральной панели и двух боковых панелей, приводимых в движение при помощи двух приводов вращательного движения, двух винтовых передач, преобразующих вращательное движение винта в поступательное движение гайки, и двух шатунов, образующих вместе с гайками и боковыми панелями кривошипно-шатунные механизмы и обеспечивающих вращение боковых панелей относительно центральной, а также двух фотодатчиков, закрепленных на центральной панели и подающих сигнал на включение привода блока ориентации при изменении положения солнца, и датчиков скорости воздушного потока и дождя, посылающих сигналы на приводы, управляющие движением боковых панелей при возникновении неблагоприятных для работы установки погодных условий (см. патент РФ №140582, кл. МПК F24J 2/42, опубл. 10.05.2014).

Кроме того, известно устройство для автоматической ориентации солнечной батареи, содержащее систему автоматического регулирования, состоящую из солнечной батареи, блока управления, электромеханического привода, неподвижной, установленной с регулируемой опорой, и подвижной, с установленной по крайней мере одной солнечной батареей, рам. Причем в качестве электромеханического привода используется линейный актуатор. При этом на неподвижной раме, установленной на вертикальных, регулируемых по высоте, стойках с фиксирующими отверстиями, которые закреплены в бетонных сваях, при помощи шарнира, имеющего одну степень свободы поворотного движения, в верхней части конструкции, и подшипника качения в основании конструкции, закреплена вспомогательная подвижная рама, выполненная в виде треугольника, на которой установлены солнечные батареи, количество которых может варьироваться. Причем линейный актуатор закреплен с одной стороны шарниром, имеющим две степени свободы поворотного движения, к тыльной стороне подвижной рамы, а с другой жестким соединением к неподвижной раме, система автоматического регулирования ориентацией солнечных батарей выполнена в виде двух активных датчиков - фоторезисторов, электрически соединенных с блоком управления приводом подвижной рамы (см. патент РФ №180901, кл. МПК H02S 20/32, опубл. 29.06.2018).

Техническая проблема заключается в том, что известные устройства для удержания фотоэлектрических модулей и их ориентации в зависимости от положения Солнца не могут быть использованы в районах с высокой ветровой нагрузкой.

Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеприведенных недостатков.

Технический результат заключается в том, что устройство выдерживает высокие ветровые нагрузки, исключает отрыв опорной конструкции от фундамента и/или стропил фотоэлектрических модулей от опорной конструкции при скорости ветра до 30 м/с.

Технический результат обеспечивается тем, что устройство для автоматической ориентации фотоэлектрических модулей содержит поворотный вал, стропила, обеспечивающие возможность фиксации фотоэлектрических модулей, сваи и устройство автоматического регулирования, включающее датчики, блок управления, привод. При этом устройство содержит центральную сваю-стойку, соединенную в ее верхней части с опорой для фиксации привода посредством выполненных в центральной свае-стойке и в опоре рядов отверстий и болтов, а также в качестве опоры поворотного вала устройство содержит рядные сваи-стойки, соединенные в каждой ее верхней части с опорой для фиксации подшипника посредством выполненных в рядной свае-стойке и в опоре рядов отверстий и болтов. Кроме того, устройство дополнительно включает демпферы, которые одним концом через рычаг соединены с поворотным валом, а другим концом через опору демпфера соединены с рядной сваей-стойкой.

В соответствии с частными случаями выполнения устройство может иметь следующие конструктивные особенности.

Привод выполнен в виде мотор-редуктора. Центральная свая-стойка соединена в ее верхней части с опорой для фиксации привода посредством выполненных в центральной свае-стойке и в опоре рядов овальных отверстий и болтов высокопрочных, а рядная свая-стойка соединена в каждой ее верхней части с опорой для фиксации подшипника посредством выполненных в рядной свае-стойке и в опоре рядов овальных отверстий и болтов высокопрочных.

Устройство выполнено с возможностью регулировки высоты установки мотор-редуктора в непрерывном диапазоне 70 мм.

Каждое стропило представляет собой балку, выполненную из алюминиевого замкнутого профиля, имеющего продольные пазы вверху для монтажа зажимов фотоэлектрических модулей и внизу для прикрепления стропила к поворотному валу, при этом крепление стропила к поворотному валу обеспечивается при помощи шпилек и прижимных планок, а фиксация фотоэлектрических модулей осуществлена посредством детали прижимной, винта и зажима.

Демпфер выполнен в виде телескопического масляного или иного амортизатора, кроме того, опора демпфера соединена с рядной сваей-стойкой через прикрепленной к свае-стойке кронштейн L-образной формы и с помощью болтовых соединений.

Сваи могут быть забивными.

В соответствии с частным случаем осуществления, сваи выполнены с возможностью их опирания на железобетонный фундамент. Сваи также могут быть выполнены винтовыми.

Поворотный вал выполнен в виде двух одинаковых половин, прикрепленных с двух сторон к хвостовикам мотор-редуктора.

Подшипники закреплены внутри несущей стальной корпусной детали, прикрепленной через кронштейны с овальными отверстиями к верхней части рядных свай-стоек.

Опирание поворотного вала на рядные стойки обеспечено через подшипники скольжения.

Подшипники скольжения являются подшипниками скольжения сферического типа.

Сущность настоящей полезной модели поясняется следующими иллюстрациями:

фиг. 1 схематическое изображение принципа работы устройства с закрепленными фотоэлектрическими модулями;

фиг. 2 - узел крепления центральной сваи-стойки с опорой для фиксации привода;

фиг. 3 узел крепления рядной сваи-стойки с опорой для подвижной фиксации поворотного вала.

Устройство для автоматической ориентации фотоэлектрических модулей 1 содержит, стропила 2, обеспечивающие возможность надежной фиксации фотоэлектрических модулей 1, сваи и устройство автоматического регулирования, включающее датчики, блок управления, привод. При этом устройство содержит центральную сваю-стойку 3, соединенную в ее верхней части с опорой 4 для фиксации привода посредством выполненных в центральной свае-стойке 3 и в опоре 4 рядов овальных отверстий и болтов высокопрочных. Кроме того, устройство имеет поворотный вал 5, который выполнен из двух одинаковых половин, а также в качестве опоры поворотного вала 5 устройство содержит рядные сваи-стойки 6, соединенные в каждой ее верхней части с опорой 7 для фиксации подшипника 8 посредством выполненных в рядной свае-стойке 6 и в опоре 7 рядов овальных отверстий и болтов высокопрочных.

Опирание поворотного вала 5 на рядные сваи-стойки 6 предусмотрено через подшипники скольжения из полимерного или иного материала с низким коэффициентом трения.

Подшипники закреплены внутри несущей стальной корпусной детали, прикрепленной с помощью опор 7 с овальными отверстиями к верхней части рядных свай-стоек 6.

Подшипники скольжения являются подшипниками сферического типа для возможной компенсации незначительной кривизны поворотного вала 5 и деформаций опорной конструкции (ОК) при воздействии на нее климатических нагрузок.

Предпочтительно, чтобы опоры 4 и 7 были выполнены в виде насадок на верхнюю часть свай (крепится сверху на сваю, закрывает верхнюю часть сваи и часть боковой поверхности сваи) и содержали боковые поверхности, включающие по меньшей мере две стороны, прилегающие к боковым стенкам (противолежащим стенкам или одновременно всем стенкам) сваи с формообразованием на основе прямоугольного параллелепипеда и выполненные с возможностью соединения со стенками сваи с помощью рядов овальных отверстий и болтов высокопрочных. Каждое место крепления боковой стенки центральной сваи-стойки 3 и опоры 4 с помощью рядов овальных отверстий и болтов содержит по меньшей мере два вертикальных ряда, включающих три овальные отверстия, и по меньшей мере два болтовых соединения. Каждое место крепления боковой стенки рядной сваи-стойки 6 и опоры 7 включает один вертикальный ряд, содержащий два овальных отверстия и два болтовых соединения. При этом опора 7 для подшипника 8 состоит из двух кронштейнов для независимости от погрешности размеров высоты сечения профиля ±3 мм. В опоре 7 предусмотренные овальные отверстия позволяют регулировать высоту установки опоры 7 относительно верха сваи-стойки 6 в непрерывном диапазоне и возможность юстировки в процессе эксплуатации.

Кроме того, устройство дополнительно включает демпферы, которые одним концом через рычаг соединены с поворотным валом 5, а другим концом - через опору демпфера соединены с рядной сваей-стойкой 6.

При этом привод выполнен в виде мотор-редуктора 9. Поворотный вал 5 выполнен из двух одинаковых половин, прикрепленных с двух сторон к хвостовикам мотор-редуктора 9.

Узел крепления поворотного вала 5 к мотор-редуктору 9 может быть реализован за счет крепления поворотного вала к хвостовику мотор-редуктора 9. Такой принцип крепления поворотного вала 5 осуществляется при помощи переходной детали. В другом альтернативном варианте используют приварные пластины внутри трубы поворотного вала.

Устройство выполнено с возможностью регулировки высоты установки мотор-редуктора 9 в непрерывном диапазоне 70 мм.

Каждое стропило 2 представляет собой балку, выполненную из алюминиевого замкнутого профиля, имеющего продольные пазы вверху для монтажа фотоэлектрических модулей 1 и внизу для прикрепления стропила к поворотному валу 5, при этом крепление стропила 2 к поворотному валу 5 обеспечивается при помощи шпилек и прижимных планок, а фиксация фотоэлектрических модулей 1 осуществлена посредством детали прижимной, винта и зажима. При этом прижимная деталь опирается на достаточно жесткую вертикальную стенку рамки фотоэлектрического модуля 1. Такой принцип крепления отличается высокой надежностью, кроме того, прост в монтаже.

Проблема гальванопары между стропилом 2 и рамкой фотоэлектрического модуля 1 не возникает по причине однородности применяемых материалов. Вопрос о заземлении фотоэлектрического модуля 1 решен применением болта, установленного через специальное отверстие в рамке модуля 1 и отверстие в стропиле 2.

Демпфер выполнен в виде телескопического масляного или иного амортизатора, кроме того, опора демпфера соединена с рядной сваей-стойкой 6 через прикрепленный к рядной свае-стойке 6 кронштейн L-образной формы и с помощью пары болтовых соединений.

Опирание опорной конструкции предусмотрено на забиваемые в грунт стойки-сваи, либо на фундамент. При этом сваи являются забивными либо выполнены в виде стоек с возможностью их опирания на железобетонный фундамент, кроме того, сваи могут быть выполнены винтовыми.

В заявленной полезной модели обеспечено сочетание необходимой прочности и жесткости конструкции, которая обусловлена применением специальных крепежных и конструктивных элементов, и гашения демпфером крутильных колебаний поворотного вала 5 и стропил 2 от ветровых пульсаций. Это сочетание позволяет противостоять действующим ветровым нагрузкам при скорости ветра до 30 м/с и исключить отрыв от свай и/или стропил фотоэлектрических модулей.

Устройство обеспечивает возможность портретного или альбомного размещения фотоэлектрических модулей.

Настоящее устройство имеет достаточно простую кинематику поворота и ориентации.

Для защиты от коррозии и повышения долговечности опорной конструкции все стальные детали защищены методом горячего цинкования с толщиной покрытия не менее 60 микрон. При необходимости все детали могут быть также окрашены качественными атмосферостойкими эмалями.

Устройство работает следующим образом. Ориентация фотоэлектрических модулей 1 регулируется посредством поворота мотор-редуктором 9 стропил 2, прикрепленных к поворотному валу 5. Мотор-редуктор 9 управляется блоком управления на основе схемы компаратора, который получает питание непосредственно от фотоэлектрических модулей 1. На блок управления, в свою очередь, подается сигнал от датчиков-фоторезисторов, которые производят мониторинг пространственного положения Солнца. Сигнал сравнивается в блоке управления, и происходит подача сигнала на включение мотор-редуктора 9 для поворота стропил 2 с закрепленными на них фотоэлектрическими модулями 1 в сторону с большей освещенностью. Обеспечивается возможность регулировки светочувствительности датчиков, что позволяет устройству функционировать ночью при установке на среднюю настройку светочувствительности, что, в свою очередь, позволяет приводить устройство в исходное положение (ориентацию на восток) при восходе.

Claims (12)

1. Устройство для автоматической ориентации фотоэлектрических модулей, содержащее поворотный вал, стропила, обеспечивающие возможность фиксации фотоэлектрических модулей, сваи и устройство автоматического регулирования, включающее датчики, блок управления, привод, отличающееся тем, что устройство содержит центральную сваю-стойку, соединенную в ее верхней части с опорой для фиксации привода посредством выполненных в центральной свае-стойке и в опоре рядов отверстий и болтов, а также в качестве опоры поворотного вала устройство содержит рядные сваи-стойки, соединенные в каждой ее верхней части с опорой для фиксации подшипника посредством выполненных в рядной свае-стойке и в опоре рядов отверстий и болтов, кроме того, устройство дополнительно включает демпферы, которые одним концом через рычаг соединены с поворотным валом, а другим концом через опору демпфера соединены с рядной сваей-стойкой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод выполнен в виде мотор-редуктора, кроме того, центральная свая-стойка соединена в ее верхней части с опорой для фиксации привода посредством выполненных в центральной свае-стойке и в опоре рядов овальных отверстий и болтов высокопрочных, а рядная свая-стойка соединена в каждой ее верхней части с опорой для фиксации подшипника посредством выполненных в рядной свае-стойке и в опоре рядов овальных отверстий и болтов высокопрочных.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что устройство выполнено с возможностью регулировки высоты установки мотор-редуктора в непрерывном диапазоне 70 мм.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что каждое стропило представляет собой балку, выполненную из алюминиевого замкнутого профиля, имеющего продольные пазы вверху для монтажа зажимов фотоэлектрических модулей и внизу для прикрепления стропила к поворотному валу, при этом крепление стропила к поворотному валу обеспечивается при помощи шпилек и прижимных планок, а фиксация фотоэлектрических модулей осуществлена посредством детали прижимной, винта и зажима.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что демпфер выполнен в виде телескопического масляного амортизатора, кроме того, опора демпфера соединена с рядной сваей-стойкой через прикрепленный к свае-стойке кронштейн L-образной формы и с помощью болтовых соединений.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что сваи выполнены с возможностью их забивания в грунт.

7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что сваи выполнены с возможностью их опирания на железобетонный фундамент.

8. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что сваи выполнены винтовыми.

9. Устройство по любому из пп. 6-8, отличающееся тем, что поворотный вал выполнен в виде двух одинаковых половин, прикрепленных с двух сторон к хвостовикам мотор-редуктора.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что подшипники закреплены внутри несущей стальной корпусной детали, прикрепленной через кронштейны с овальными отверстиями к верхней части рядных свай-стоек.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что опирание поворотного вала на рядные стойки обеспечено через подшипники скольжения.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что подшипники скольжения являются подшипниками скольжения сферического типа.

Images