WO2010097486A1 - Reductor de sinfín-corona por piezas modulares para seguidores solares - Google Patents
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- F24S2030/134—Transmissions in the form of gearings or rack-and-pinion transmissions
Definitions
- the invention protected in this patent consists of a speed reducer configured by modular parts for solar trackers that capture the energy radiated by the sun and transform it into electrical or thermal energy.
- a speed reducer that serves to transmit movement from an engine to the device to be operated by modular parts coupled together.
- other elements can be coupled to achieve greater reduction ratios such as: worm gearwheels, planetary gearboxes, or gears, pulleys, etc.
- the devices to be operated by this reducer will be of vertical axes such as mainly the solar trackers - for photovoltaic energy panels or for solar collectors - but also without limitation, radiocommunication and broadcasting antennas, cranes, towers, dams, or sculptures with movement Being these destined especially for the sector of the renewable energies, of the telecommunications, or of elevation of loads.
- Prior art Speed reducers are used with various configurations and with the purpose of obtaining different results according to applications, such as those of the cylindrical, planetary, or worm-crown gears, among others.
- solar collector systems or photovoltaic panels or antennas - which involve vertical axes - they are very suitable given their irreversibility to the rotation of the output shaft the auger-crown reducers (to prevent the wind thrust from varying the position of the solar tracker ) which culminates between 180 and 190 degrees sexagesimal, oriented towards the course of solar movement. Being also prepared for complete 360 Q turns.
- the reducers that are currently used to carry out controlled turns of vertical axes - which in the case of solar trackers serve to synchronize the rotational movement of the Earth with respect to the sun - can be subject to breakdowns or necessary maintenance maneuvers.
- the following faults are usually common in these devices: wear or breakage of the teeth of the crown or the auger, breakages, wear or slack in bearings, cases of seizure (seizure-crown seizure), etc.
- the breakdowns in this type of reducer for solar tracker are caused by the exposure of said mechanisms to the thrust of the wind, although other environmental conditions (extreme temperatures, rain, humidity, dust, sand, etc.) also influence, given the location where They place these devices.
- a speed reducer of the worm-crown type is developed, whose crown gear (wheel) is split, and which is disposed inside a body (crankcase) also separated into two halves: Or completely separated, or linked by means of a hinge.
- the perfect adjustment and positioning of the toothed crown is carried out by means of main centers that join said crown to the piece rotating the reducer, in turn, there are also centering elements arranged to join the two half bodies; so that the resulting assembly works with the distance between calculated work centers.
- the auger screw (driven by the corresponding drive machine with the stipulated speed and power for a given application), rotates on itself, turning the crown, which joins the load bearing jointly of the reducer transmits that turn to the vertical axis solar tracker, since the tracker (or vertical axis device) is previously rammed into the reducer.
- Figure 1 Perspective views of the upper and lower part of the reducer formed by modular parts for solar trackers.
- Figure 2 Explosion view of a reducer assembly by separate modular parts for solar trackers formed by a half host body of the auger (1a), a toothed crown split in half (2a, 2b), an outer flange-track of the bearing of load (3), the other half body (1 b), and screws (4).
- FIG. 3 Explosion view of a reducer assembly by modular parts linked by hinge for solar trackers formed by a half hinge host body (5a), a toothed crown split in half with hinge (6a, 6b) with its pin (8), an outer flange-track of the load bearing (3), the other half hinge body (5b) with its pin (7), and screws (4).
- Figure 4 Sectional view of a reducer assembly by modular parts for solar trackers with its crown gear split in half (2a, 2b), an outer flange-track of the load bearing (3), ball bearings (9) , a ball plug (10) connecting elements (11), inner race of the load bearing (14), seals (12), centering devices (13), and screws (5).
- This sectional detail drawn serves to represent both the configuration shown in Figure 2 - without hinge - and that of Figure 3 - with hinge -, for this, it would be enough to replace the elements (2a, 2b) with the (6a, 6b ) to obtain what is shown in Figure 3.
- Figure 5 Sectional view of a reducer assembly by modular parts for solar trackers with its crown gear split in half (2a, 2b), ball bearings (9), a half host body of the auger (1a), the other half body (1b), an outer flange-track of the load bearing (3), inner race of the load bearing (14) and centering (13).
- the reducer by modular parts for solar trackers can be realized and arranged as follows:
- the auger-crown speed reducer for solar trackers has a half host body of the auger screw (1a), a crown gear split into two halves (2a, 2b), an outer flange-track of the load bearing (3), another half body (1 b), and screws to join the different components (5) together.
- the centers (13), which serve to center and join the two half bodies together, and the two half crowns with the outer flange-track of the load bearing (3), - these can be type pins, conical pins, cotters or others -, so that the resulting assembly works with the distance between calculated work centers, that is, that the auger can transmit the movement to the crown and this in turn to the solar tracker (or other device) flanged on the part (3) optimally and effectively.
- reducer as well as all the components that make them up, have been designed and developed to withstand the efforts produced by the wind and the proper weight of the structures of the photovoltaic panels or collectors of solar trackers, radiocommunication antennas and broadcasting, columns or pedestals, tower cranes and davits, or artistic sculptures in motion that require the use of worm-type speed reducers at their base.
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Abstract
Reductor de velocidad configurado por piezas modulares para seguidores solares que actúa para sincronizar el movimiento rotacional de la Tierra con respecto al Sol, que soluciona las tareas de mantenimiento y limpieza, y los problemas de averías causados por su exposición al empuje del viento, temperaturas extremas, lluvia, humedad, polvo, arena, etc., que evita el uso de elementos accesorios tales como grúas o camiones-grúa para desmantelar el seguidor y su eje, y permitir su reparación. Se compone de una corona dentada partida por Ia mitad ( 2a, 2b ), que también puede ser realizada mediante su unión por una bisagra, un medio cuerpo alojador del sinfín (1a), una brida-pista exterior del rodamiento de carga (3), el otro medio cuerpo (1 b), y tornillos (4). Este reductor también puede ser empleado en antenas de radiocomunicación y radiodifusión, columnas o pedestales, grúas-torre y pescantes, esculturas artísticas o ejes verticales en movimiento.
Description
REDUCTOR DE SINFÍN-CORONA POR PIEZAS MODULARES PARA SEGUIDORES SOLARES
Sector técnico
La invención que se protege en esta patente, consiste en un reductor de velocidad configurado por piezas modulares para seguidores solares que captan Ia energía irradiada por el sol y Ia transforman en energía eléctrica o térmica.
Se trata, por tanto, de un reductor de velocidad que sirve para transmitir movimiento desde un motor al dispositivo a accionar mediante piezas modulares acopladas entre sí. Al reductor que se describe se Ie pueden acoplar otros elementos para conseguir mayores relaciones de reducción como por ejemplo: moto-reductores sinfín-corona, moto-reductores de planetarios, o de engranajes, poleas etc. Los dispositivos a accionar mediante éste reductor serán de ejes verticales como son principalmente los seguidores solares -para placas de energía fotovoltaica o para colectores solares -, pero también sin carácter limitativo, antenas de radiocomunicación y de radiodifusión, grúas- torres, pescantes, o esculturas con movimiento. Siendo éstos destinados especialmente para el sector de las energías renovables, de las telecomunicaciones, o de elevación de cargas.
Técnica anterior Los reductores de velocidad son empleados con diversas configuraciones y con Ia finalidad de obtener diferentes resultados según aplicaciones, como son los de tipo engranajes cilindricos, planetarios, o de sinfín-corona, entre otros. Si bien para sistemas de colectores solares o placas fotovoltaicas o antenas - que suponen ejes verticales - son muy aptos dada su irreversibilidad al giro del eje de salida los reductores de sinfín-corona (para evitar que el empuje del viento varíe Ia posición del seguidor solar) los cuales
culminan recorridos entre 180 y 190 grados sexagesimales, orientados hacia el curso del movimiento solar. Estando también preparados para giros completos de 360Q.
En Ia actualidad, ya se conocen y son utilizados diversos aparatos o medios técnicos para dirigir Ia orientación de los seguidores solares, pero todos ellos presentan inconvenientes tanto operativos y funcionales para conseguir una precisión y funcionamientos óptimos; con Io cual el uso de los medios ya desarrollados presentan siempre ciertas limitaciones frente a Ia invención que se presenta.
Así, son ya conocidos como medios de orientación de placas solares que giran para sincronizar el movimiento rotacional de Ia Tierra con respecto al Sol, mecanismos manuales o motorizados que permiten el giro de los pedestales o columnas que los soportan. Siendo los más modernos aquellos que facilitan el máximo grado de eficiencia energética de los colectores solares o los paneles fotovoltaicos mediante el perfecto guiado rotacional de los mismos. Es un claro ejemplo, los espejos planos en concentrador solar como Ia patente australiana AU2003903335 de PETER LE LIEVRE (2004), o el controlador solar avanzado de Ia patente norteamericana nQ US5929530 MC DONNELL DOUGLAS CORP. (1999).
Todas esas como anterioridades a Ia invención que se presenta, que se fundamentan sobre configuraciones muy diversas y como invenciones todas de las que resultan limitaciones funcionales y operativas y por tanto alejadas con respecto al dispositivo de Ia invención, puesto que no determinan ninguna fuerza motriz de movimiento, o bien Ia misma, se señala como genérica.
Problema técnico
Los reductores que son empleados actualmente para llevar a cabo giros controlados de ejes verticales - que en el caso de los seguidores solares sirven para sincronizar el movimiento rotacional de Ia Tierra con respecto al sol - pueden ser objeto de averías o de necesarias maniobras de mantenimiento. Suelen ser habituales en éstos aparatos las siguientes averías: desgastes o roturas de los dientes de Ia corona o el sinfín, roturas, desgastes u holguras en rodamientos, casos de gripado (agarrotamiento sinfín-corona), etc. Las averías en éste tipo de reductor para seguidor solar son causadas por Ia exposición de dichos mecanismos al empuje del viento, aunque también influyen otras condiciones ambientales (temperaturas extremas, lluvia, humedad, polvo, arena, etc.), dada Ia localización donde se sitúan dichos dispositivos.
Todos estos problemas tales como averías, tareas de mantenimiento y limpieza ordinarias o de incidentes accidentales, implican Ia necesidad imperiosa de proceder al desmontaje de los reductores de sinfín-corona para proceder a Ia conservación prevista y programada o para reparar Ia rotura o desgaste de los diversos componentes del reductor, mediante el uso de elementos accesorios como grúas o camiones-grúa para desmantelar el seguidor y su eje, y permitir su reparación, Io cual resulta excesivamente caro, debido al elevado precio horario de dicha maquinaria.
Solución técnica
En Ia presente invención que se describe se desarrolla un reductor de velocidad del tipo sinfín-corona, cuya corona dentada (rueda) está partida, y que se dispone en el interior de un cuerpo (cárter) también separado en dos mitades: O bien totalmente separadas, o bien enlazadas por medio de una bisagra. El perfecto ajuste y posicionado de Ia corona dentada se realiza mediante unos centradores principales que unen dicha corona a Ia pieza
giratoria del reductor, a su vez, también existen elementos de centrado dispuestos para unir los dos medios cuerpos; de modo que el ensamblaje resultante funcione con Ia distancia entre-centros de trabajo calculada.
El funcionamiento básico es el siguiente, el tornillo sinfín (accionado por Ia máquina motriz correspondiente con Ia velocidad y potencia estipuladas para una aplicación dada), gira sobre sí mismo, haciendo girar a su vez a Ia corona, que unida solidariamente al rodamiento de carga del reductor transmite ese giro al seguidor solar de eje vertical, ya que previamente se embrida el seguidor (o dispositivo de eje vertical) al reductor.
Esos problemas operativos, funcionales y de limpieza mencionados se superan principalmente por Ia configuración de Ia corona dentada en dos piezas separadas entre sí, o entrelazados en uno de sus extremos por una bisagra; así como por los dos medios cuerpos también separados o al igual que en Ia corona unidos entre sí mediante bisagra. Cabe reseñar también por su vital importancia Ia disposición de los centradores, tanto los necesarios para el centrado y posicionado de Ia corona, como los empleados para ensamblar correctamente el cuerpo (cárter) del reductor.
Efectos ventajosos
Como ya hemos apuntado y se puede deducir, las ventajas de Ia nueva invención destacan en tres niveles: Funcionales, operativos y económicos. Funcionales, puesto que el sistema modular permite Ia sustitución "in situ" de piezas afectadas de forma parcial e individual. Operativas, porque se consigue una reparación inmediata y sencilla. Y muy especialmente, económicas puesto que hace innecesario el empleo de medios auxiliares para desmontaje y posterior montaje del eje vertical - columna o pedestal - por grúas, que puede resultar muy gravoso, así como un ahorro considerable de tiempo al suprimir tales actuaciones y mantener en menor tiempo de parada de funcionamiento el
seguidor solar, antena de radiocomunicación y radiodifusión, o eje vertical. Destacar también, en el caso de los seguidores solares, que pueden seguir generando energía mientras se repara o se realiza el mantenimiento del reductor, ya que el funcionamiento de éste es independiente de Ia capacidad de generación de energética.
Descripción de las figuras Para una mejor comprensión de las características generales anteriormente mencionadas, se acompañan varios dibujos a Ia presente invención los cuales exponen como se especifica a continuación:
Figura 1 : Vistas en perspectiva de Ia parte superior e inferior del reductor formado por piezas modulares para seguidores solares.
Figura 2: Vista en explosión de un conjunto de reductor por piezas modulares separadas para seguidores solares formado por un medio cuerpo alojador del sinfín (1a), una corona dentada partida por Ia mitad ( 2a, 2b ), una brida-pista exterior del rodamiento de carga (3), el otro medio cuerpo ( 1 b ), y tornillos (4).
Figura 3: Vista en explosión de un conjunto de reductor por piezas modulares enlazadas por bisagra para seguidores solares formado por un medio cuerpo alojador del sinfín con bisagra (5a), una corona dentada partida por Ia mitad con bisagra (6a, 6b) con su pasador (8), una brida-pista exterior del rodamiento de carga (3), el otro medio cuerpo con bisagra (5b) con su pasador (7), y tornillos (4).
Figura 4: Vista en sección de un conjunto de reductor por piezas modulares para seguidores solares con su corona dentada partida por Ia mitad (2a, 2b), una brida-pista exterior del rodamiento de carga (3), bolas de rodamiento (9), una tapón de bolas (10) elementos de unión (11), pista interior del rodamiento de carga (14), retenes (12), centradores (13), y tornillos (5).
Este detalle de sección dibujada sirve para representar tanto Ia configuración mostrada en Ia Figura 2 - sin bisagra - como Ia de Ia Figura 3 -con bisagra-, para ello, bastaría con sustituir los elementos (2a, 2b) por el (6a ,6b) para obtener Io mostrado en Ia Figura 3.
Figura 5: Vista en sección de un conjunto de reductor por piezas modulares para seguidores solares con su corona dentada partida por Ia mitad (2a, 2b), bolas de rodamiento (9), un medio cuerpo alojador del sinfín ( 1a ), el otro medio cuerpo (1b), una brida-pista exterior del rodamiento de carga (3), pista interior del rodamiento de carga (14) y centradores (13).
Este detalle de sección dibujada sirve para representar tanto Ia configuración mostrada en Ia Figura 2 - sin bisagra - como Ia de Ia Figura 3 - con bisagra-, para ello bastaría con sustituir el (2a, 2b) por el (6a ,6b) y el (1 a, 1 b) por el (5a, 5b) para obtener Io mostrado en Ia Figura 3.
Modo de realizar Ia Invención
El reductor por piezas modulares para seguidores solares puede ser realizado y dispuesto de Ia siguiente manera:
El reductor de velocidad de sinfín-corona para seguidores solares dispone de un medio cuerpo alojador del tornillo sinfín (1a) , una corona dentada partida en dos mitades (2a, 2b), una brida-pista exterior del rodamiento de carga (3), otro medio cuerpo (1 b), y tornillos para unir entre sí los distintos componentes ( 5 ).
Otra configuración posible para éste reductor de velocidad con corona dentada partida en dos mitades, puede ser realizada con un medio cuerpo alojador del sinfín con bisagra (5a), una corona dentada partida por Ia mitad con bisagra (6a, 6b) con su pasador (8) que enlaza ambas mitades, una brida- pista exterior del rodamiento de carga (3), otro medio cuerpo con bisagra (5b) con su pasador (7), y tornillos (5).
Como ya se ha comentado anteriormente, Ia gran ventaja de éste reductor respecto a Io existente en el mercado es Ia posibilidad de proceder a las reparaciones o recambios de piezas sin necesidad de desmontar el dispositivo embridado al reductor gracias a Ia configuración modular del mismo, es decir, el hecho de disponer tanto de una corona como de un cárter separado en dos mitades, para permitir un desmontaje que de otro modo sería totalmente imposible sin Ia ayuda de maquinaria de elevación, como grúas, cabestrantes o camiones-grúa.
Así mismo, resulta fundamental en ésta invención Ia función de los centradores (13), que sirven para centrar y unir entre sí los dos medios cuerpos, y las dos medias coronas con Ia brida-pista exterior del rodamiento de carga (3), - éstos pueden ser tipo pasadores, pasadores cónicos, chavetas u otros -, de modo que el ensamblaje resultante funcione con Ia distancia entre- centros de trabajo calculada, es decir, que el sinfín pueda transmitirle el movimiento a Ia corona y ésta a su vez al seguidor solar (u otro dispositivo) embridado sobre Ia pieza (3) óptima y eficazmente.
Los distintos tamaños de reductor, así como todos los componentes que los conforman, han sido diseñados y desarrollados para soportar los esfuerzos producidos por el viento y el peso propio de las estructuras de los paneles fotovoltaicos o colectores de los seguidores solares, las antenas de radiocomunicación y radiodifusión, columnas o pedestales, grúas-torre y pescantes, o esculturas artísticas en movimiento que requieren el empleo de reductores de velocidad de tipo sinfín-corona en su base.
Claims
REIVINDICACIONES
I1- Reductor de sinfín-corona por piezas modulares para seguidores solares y dispositivos de ejes verticales caracterizado porque comprende un medio cuerpo alojador del sinfín (1a), una corona dentada partida por Ia mitad ( 2a, 2b ), una brida-pista exterior del rodamiento de carga (3), el otro medio cuerpo (1 b), y tornillos (4).
2.- Reductor de sinfín-corona por piezas modulares para seguidores solares y dispositivos de ejes verticales caracterizado porque comprende un medio cuerpo alojador del sinfín con bisagra (5a), una corona dentada partida por Ia mitad con bisagra (6a, 6b) con su pasador (8), una brida-pista exterior del rodamiento de carga (3), el otro medio cuerpo con bisagra (5b) con su pasador (7), y tornillos (4).
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| WO (1) | WO2010097486A1 (es) |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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