WO2012085316A1 - Mecanismo de giro de soportes estructurales de accionamiento oleohidráulico - Google Patents

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turning
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Juan Enrile Medina
Gustavo RODRIGUEZ CARNERO
Justo ALBARRAN LIGERO
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Abengoa Solar New Technologies, S.A.
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Definitions

  • the present invention is encompassed within the field of oleohydraulic drive mechanisms, and more specifically, in the field of solar trackers for photovoltaic applications (flat panels, thin sheet, concentration modules, etc.) and thermosolar applications ( heliostats, stirling disks, etc ...) of rotation in one or two axes: azimuthal and / or elevation.
  • turning mechanisms are those that allow the movement on two axes: the turning movement of the solar panels on a vertical axis, giving rise to an azimuthal movement, and the turning movement on a horizontal axis giving rise to to a movement of elevation and descent or also called zenith.
  • US 612306 which requires a platform for azimuth movement comprising a frame of four beams inside which are located two pivoting hydraulic cylinders connected to two of the corners of the frame, or by ES2322527 , the latter discloses a mechanism of those mentioned above, in which the zenith movement is achieved by actuating a pair of hydraulic cylinders, and azimuthal movement is achieved by the rotation of a ring, driven by a hydraulic motor, attached to a horizontal frame that supports, by means of a plurality of hinges, the support structure of the solar panels, which rotates on a second ring provided with mooring arms.
  • the invention relates to a mechanism of rotation of structural supports of compact oleohydraulic operation, preferably for a solar tracker, and preferably to drive the movement in two axes, which allows moving the same surface as other known solar trackers, but with less weight, lower cost, occupying a much smaller space and with a wide range of drive.
  • the mechanism of rotation of structural supports oleohidráulico drive of the invention comprises at least two cylinders oleohidráulicos driving movement of rotation of structural supports, such as the structural support of solar panels, with respect to at least one axis, selected from vertical , horizontal, or combination of both. It differs from the oil-hydraulic drive mechanisms known to date in that it comprises a hollow cap, comprising at least one opening on its side surface for the passage of a first and a second pivotable hydraulic cylinder, fixed to the bonnet by means of two axes parallel verticals each cylinder can be arranged at the central point with respect to the upper limit and the lower limit of the cap, which allows to decrease the moment of flexion.
  • each oleohydraulic cylinder are fixed by means of connection to a rotating mechanical element selected between rolling bearing or crown, located inside the hollow cap, which is fixed by means of joining this rotating mechanical element, and attached to the support structural by means of union.
  • Figure 1 shows a front perspective view of the turning mechanism of the invention according to a first embodiment. > ⁇ - v .. ⁇ Figure 2 shows a rear perspective view of the turning mechanism of the invention according to a first embodiment.
  • Figure 3 shows a bottom perspective view of the turning mechanism of the invention, according to a first embodiment.
  • Figure 4 shows a front perspective view of the turning mechanism of the invention, according to a second embodiment.
  • Figure 5 shows a rear perspective view of the turning mechanism of the invention according to a second embodiment.
  • Figure 6 shows a bottom perspective view of the turning mechanism of the invention, according to a second embodiment.
  • Figure 7 shows a bottom perspective view of the turning mechanism of the invention, according to a second embodiment without the lower cap of the cap. Detailed description of two embodiments
  • the mechanism of the invention comprises:
  • a first and a second hydraulic cylinder (5, 6, 105, 106) pivotable, located horizontally with respect to the cap, and fixed to the upper (2, 102) and lower (3, 103) caps of the cap by means of two axes of vertical parallel turns ⁇ 7, 7 ', 107, 107').
  • the azimuthal movement, with respect to a vertical axis, is achieved by the rotation of one of the rings of the mechanical element of rotation, in this case a bearing, with respect to its vertical axis.
  • This bearing comprises a row of balls between two rings, outside (8, ⁇ 108) and, inside (9, 109), displaced axially with respect to each other, such that the inner ring (9, 109) of the bearing is joined on its upper part to a base platform (16, 116) of a lifting platform (10, 110) by a plurality of joining means acting as support of the structural support, and the outer ring (8) of the bearing is joined at its lower part to the upper cover (2, 102) of the cap, by a plurality of joining means.
  • the hydraulic cylinders (5, 105, 6, 106) can be connected at one of their ends, directly to the base of the base (116) as shown in figure 7 of the second embodiment shown in figures 4- 7, in such a way that the base of the bed (16) acts both as a means of joining the bearing to the structural support and as a means of joining the bearing to the first and second cylinders, or by means of a connecting piece (11) fixed to the lower part of the inner ring (9) as shown in figure 3 of the first embodiment shown in figures 1-3.
  • the movement of lifting and lowering of the structural support or rotation with respect to a horizontal axis is obtained thanks to a plurality of means of rotation of the structural support which in this case are two lateral arms (15, 15 ', 115, 115') articulated which can be joined by a horizontal axis (12) as it is.
  • the mechanism may include:
  • the base 116 of the bed can comprise a recess, which can be covered with a lid, and thus allow access to the encoder (117) from the top of the mechanism.
  • the hydraulics cylinders and the hydraulic lines, both elevation and azimuth are oriented in such a way that the dull the. movement, -of giFO'.ni 'elevation.
  • the lower cover (3, 103) of the cap can comprise threaded holes that allow a quick and easy assembly of the mechanism to the pedestal of the solar tracker or similar
  • This mechanism is designed especially for its application in solar trackers, but its extension to other fields of the industry that require similar characteristics is not ruled out. .

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Abstract

Mecanismo de giro de soportes estructurales de accionamiento oleohidráulico que comprende al menos dos cilindros hidráulicos (5, 6) de accionamiento de movimiento de giro del soporte estructural respecto al menos un eje, seleccionado entre vertical, horizontal o combinación de ambos, y un sombrerete hueco (1), que comprende al menos una abertura (4) en su superficie lateral para el paso de un primer y un segundo cilindro hidráulico (5, 6) pivotables, fijados al sombrerete (1) por medio de dos ejes verticales paralelos (7, 7'), estando los extremos de cada cilindro oleohidráulico fijados por medios de unión a un elemento mecánico giratorio seleccionado entre rodamiento o corona de giro, situado en el interior del sombrerete hueco al que está fijado por medios de unión elemento mecánico de giro-sombrerete, y unido al soporte estructural por medios de unión soporte estructural-elemento mecánico giratorio.

Description

MECANISMO DE GIRO DE SOPORTES ESTRUCTURALES DE ACCIONAMIENTO
OLEOHIDRÁULICO
Campo de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo de los mecanismos de giro de accionamiento oleohidraúlico, y más en concreto, en el campo de seguidores solares para aplicaciones fotovoltaicas (paneles planos, lamina delgada, módulos de concentración, etc..) y aplicaciones termosolares (helióstatos, discos stirling, etc..) de giro en uno o dos ejes: azimutal y/o de elevación.
Antecedentes de la invención
En la actualidad existen numerosos mecanismos de soporte y giro de estructuras soporte de paneles solares, entendiéndose como paneles solares tanto los colectores solares como las células fotovoltaicas.
Entre los mecanismos de giro mas conocidos y utilizados están los que permiten el movimiento sobre dos ejes: el movimiento de giro de los paneles solares sobre un eje vertical, dando lugar a un movimiento azimutal, y el movimiento de giro sobre un eje horizontal dando lugar a un movimiento de elevación y descenso o también llamado cenital.
Existen algunos mecanismos de giro de accionamiento oleohidráulico para seguidores solares que comprenden tres cilindros para conseguir el movimiento en dos ejes, movimiento azimutal y cenital, de los paneles solares contenidos en un soporte estructural, como el divulgado por EP1213427 que divulga un mecanismo con una estructura en forma de "U" unida a la estructura soporte de. los paneles constituyendo un paralelepípedo, con una rótula en cada punto de unión y dos cilindros hidráulicos unidos por ambos extremos al paralelepípedo, y un rodamiento o casquillo de fricción para ei giro dei conjunto sobre un eje de unión al perfil en V responsable del movimiento acimut junto con un cilindro hidráulico.
Otro mecanismo de los mencionados anteriormente es el divulgado por US 612306, que precisa de una plataforma para el movimiento azimutal que comprende un armazón de cuatro vigas en cuyo interior se sitúan dos cilindros hidráulicos pivotantes conectados a dos de las esquinas del armazón, o por ES2322527, este último que divulga un mecanismo de los mencionados anteriormente, en el que el movimiento cenital se consigue por accionamiento de una pareja de cilindros hidráulicos, y el movimiento azimutal se consigue por el giro de un anillo, accionado por un motor hidráulico, unido a un bastidor horizontal que soporta, por medio de una pluralidad de bisagras, la estructura soporte de los paneles solares, que gira sobre un segundo anillo provisto de patillas de amarre.
Sin embargo estos mecanismos no son compactos y aumentan considerablemente el peso del seguidor o sistema sobre el que actúa.
Descripción de la invención
La invención se refiere a un mecanismo de giro de soportes estructurales de accionamiento oleohidráulico compacto, preferiblemente para un seguidor solar, y preferiblemente de accionamiento del movimiento en dos ejes, que permite mover la misma superficie que otros seguidores solares conocidos, pero con menor peso, menor coste, ocupando un espacio mucho menor y con un rango amplio de accionamiento.
El mecanismo de giro de soportes estructurales de accionamiento oleohidráulico de la invención, comprende al menos dos cilindros oleohidráulicos de accionamiento de movimiento de giro de soportes estructurales, como puede ser el soporte estructural de paneles solares, respecto a al menos un eje, seleccionado entre vertical, horizontal, o combinación de ambos. Se diferencia de los mecanismos de accionamiento oleohidráulico conocidos hasta la fecha en que comprende un sombrerete hueco, que comprende al menos una abertura en su superficie lateral para el paso de un primer y un segundo cilindro hidráulico pivotables, fijados al sombrerete por medio de dos ejes verticales paralelos pudiéndose disponer cada cilindro en el punto central respecto al límite superior y el límite inferior del sombrerete, lo que permite disminuir el momento de flexión.
Los extremos de cada cilindro oleohidráulico se fijan por medios de unión a un elemento mecánico giratorio seleccionado entre rodamiento o corona de giro, situado en el interior del sombrerete hueco, al que está fijado por medios de unión este elemento mecánico giratorio, y unido al soporte estructural por medios de unión.
El hecho de que los cilindros accedan al interior del sombrerete hueco permite colocar dichos cilindros mas cerca del eje de giro permitiendo tener un mecanismo de accionamiento con un rango de movimiento alto hasta 230 grados, más compacto y con un menor peso.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con dos realizaciones de dicha invención que se presentan como ejemplos no limitativos de ésta.
La figura 1 muestra una vista frontal en perspectiva del mecanismo de giro de la invención según una primera realización. > · - v .. . · La figura 2 muestra una vista posterior en perspectiva del mecanismo de giro de la invención según una primera realización.
La figura 3 muestra una vista inferior en perspectiva del mecanismo de giro de la invención, según una primera realización.
La figura 4 muestra una vista frontal en perspectiva del mecanismo de giro de la invención, según una segunda realización.
La figura 5 muestra una vista posterior en perspectiva del mecanismo de giro de la invención según una segunda realización.
La figura 6 muestra una vista inferior en perspectiva del mecanismo de giro de la invención, según una segunda realización.
La figura 7 muestra una vista inferior en en perspectiva del mecanismo de giro de la invención, según una segunda realización sin la tapa inferior del sombrerete. Descripción detallada de dos modos de realización
Tal y como puede verse en las figuras 1-7, en las que se muestran dos modos de realización, el mecanismo de la invención comprende:
- un sombrerete hueco cilindrico, que comprende:
-un cuerpo (1 , 101) con dos aberturas (4, 4', 104, 104') en su superficie lateral para el paso de un primer y un segundo cilindro hidráulico (5, 6, 105, 106) pivotables, y
- una tapa superior (2, 102) y una tapa inferior (3, 103), ambas con un hueco circular en su centro y opcionalmente dos ranuras (120, 121 , 120', 121') configuradas para la fijación y extracción del eje de giro (7, 7', 107, 107') de un primer y un segundo cilindro hidráulico (5, 6, 105, 106) pivotables,
un primer y un segundo cilindro hidráulico (5, 6, 105, 106) pivotables, situados horizontalmente respecto al sombrerete, y fijados a las tapas superior (2, 102) e inferior (3, 103) del sombrerete por medio de dos ejes de giro verticales paralelos {7, 7', 107, 107').
El hecho de que los cilindros accedan al interior del sombrerete hueco permite colocar dichos cilindros mas cerca del eje de giro permitiendo tener un mecanismo de accionamiento con un rango de movimiento alto hasta 230 grados, más compacto y con un menor peso.
El movimiento azimutal, respecto a un eje vertical, se consigue por el giro de uno de los aros del elemento mecánico de giro, en este caso un rodamiento, respecto a su eje vertical. Este rodamiento comprende una hilera de bolas entre dos aros, exterior (8,< 108) e, interior (9, 109), desplazados axialmente uno respecto del otro, de manera tal que el aro interior (9, 109) del rodamiento está unido por su parte superior a una plataforma (16, 116) de base de una bancada de elevación (10, 110) por una pluralidad de medios de unión que actúan de soporte del soporte estructural, y el aro exterior (8) del rodamiento está unido por su parte inferior a la tapa superior (2, 102) del sombrerete, por una pluralidad de medios de unión.
Los cilindros hidráulicos (5, 105, 6, 106) pueden estar unidos por uno de sus extremos, directamente a la base de la bancada (116) tal y como se muestra en la figura 7 de la segunda realización representada en las figuras 4-7, de tal manera que la base de la bancada ( 16) actúa tanto de medio de unión del rodamiento al soporte estructural como de medio de unión del rodamiento a los cilindros primero y segundo, o mediante una pieza de unión (11) fijada a la parte inferior del aro interior (9) tal y como se muestra en la figura 3 de la primera realización representada en las figuras 1- 3.
El movimiento de elevación y descenso del soporte estructural o giro respecto a un eje horizontal, se obtiene gracias a una pluralidad de medios de giro del soporte estructural que en este caso son dos brazos laterales (15, 15', 115, 115') articulables que pueden estar unidos por un eje horizontal (12) como se. muestra en la figuras 1 y 2 de la primera realización, o pueden comprender ejes horizontales individuales cada brazo (112, 1 12') como muestran la figuras 4 y 5 de la segunda realización, y un brazo central (13, 113) accionado por un tercer cilindro hidráulico (14, 114) situado por debajo y entre los dos brazos laterales, todos ellos fijados a la bancada de elevación (10, 110) como soporte de dichos medios de giro, estando los dos brazos (15, 15', 115, 115') y el brazo central (13, 113) en contacto directo con la estructura soporte de los paneles solares.
El mecanismo puede comprender:
- un encoder (117) de conteo de vueltas, fijado a la tapa inferior del sombrerete (103) por un soporte (118). , y
- un eje (119) con dos extremos, uno al que está unido solidariamente el encoder (117) y otro extremo que está unido al extremo de uno de los cilindros primero o segundo (105, 106) de movimiento azimutal.
Para favorecer y - facilitar, el■ acceso .-al encoder (117) para labores de mantenimiento o similar, la base (116) de la bancada puede comprender un hueco, que se puede cubrir con una tapa, y así permitir el acceso al encoder (117) desde la parte superior del mecanismo, Por otro lado, las bocas de los cilindros hidráulicos y las tuberías hidráulicas tanto de elevación como azimut, se orientan de tal manera que el
Figure imgf000006_0001
entorpezca . el. movimientQ,-de giFO'.ni' de elevación. La tapa inferior (3, 103) del sombrerete puede comprender agujeros roscados que permiten un rápido y sencillo montaje del mecanismo al pedestal del seguidor solar o similar
Este mecanismo se diseña especialmente para su aplicación en seguidores solares, pero no se descarta su extensión a otros campos de la industria que requieran características similares. .

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Mecanismo de giro de soportes estructurales de accionamiento oleohidráulico que comprende al menos dos cilindros hidráulicos (5, 6, 105, 106) de accionamiento de movimiento de giro del soporte estructural respecto a al menos un eje, seleccionado entre vertical, horizontal, o combinación de ambos, caracterizado por comprender:
- un primer y un segundo cilindro hidráulico (5, 105, 6, 106) pivotables,
- un sombrerete hueco (1 , 2, 3, 101, 102, 103), que comprende al menos una abertura (4, 104) en su superficie lateral configurada para el paso del primer y segundo cilindros hidráulicos (5, 105, 6, 106) pivotables,
- dos ejes de giro verticales paralelos (7, 7', 107, 107') de unión de cada cilindro hidráulico al sombretere hueco,
- un elemento mecánico giratorio (8, 9, 108, 109) situado en el interior del sombrerete hueco (1 , 2, 3, 101, 102, 103),
- medios de unión (11 , 116) de uno de los extremos de cada cilindro oleohidráulico al elemento mecánico giratorio (8, 9, 08, 09),
- medios de unión del elemento mecánico giratorio al sombrerete, y
- medios de unión del elemento mecánico giratorio al soporte estructural (10,1 10, 116, 15, 15', 12, 13, 115, 1 15', 112, 1 13).
2. - Mecanismo de giro según reivindicaciones 1 caracterizado por que los medios de unión del elemento mecánico giratorio al soporte estructural comprenden un soporte (10, 110, 116) de una pluralidad de medios de giro (15, 15', 12, 13, 115, 1 5', 112, 1 13) del soporte estructural respecto a un eje horizontal.
3- Mecanismo de giro según reivindicación 2 caracterizado por que el soporte de la pluralidad de medios de giro del soporte estructural es una bancada de elevación (10, 110).
4. - Mecanismo de giro según reivindicación 3 caracterizado por que la bancada de elevación (110) comprende una base (116).
5. - Mecanismo de giro según reivindicaciones 1-4 caracterizado por que el elemento mecánico giratorio es un elemento seleccionado entre rodamiento o corona de giro.
6- Mecanismo de giro según reivindicación 5 caracterizado por que el elemento mecánico giratorio es un rodamiento que comprende una hilera de bolas entre dos aros, exterior (8, 108) e interior (9, 109), desplazados axialmente uno respecto del otro, en el que:
- el aro interior (9, 109) del rodamiento está unido:
- al soporte (10, 110, 116) de una pluralidad de medios de giro del soporte estructural por una pluralidad de medios de unión, y . .< - a un extremo dé los cilindros hidráulicos primero y segundo (5, 105,6, 106) de accionamiento de giro respecto al eje vertical de giro del rodamiento, mediante una pluralidad de medios de unión (11 , 1 16), y - el aro exterior (8, 108) del rodamiento está unido por su parte inferior al sombrerete hueco, por una pluralidad de medios de unión.
7. - Mecanismo de giro según reivindicación 6 caracterizado por que la base (116) es el medio de unión del extremo del primer y del segundo cilindro hidráulico (105, 106) al aro interior (109).
8. - Mecanismo de giro según reivindicación 6 caracterizado por que los medios de unión del extremo del primer y del segundo cilindro hidráulico (5, 6) al aro interior (9) comprenden una pieza de unión (11) fijada a la parte inferior del aro interior (9) del rodamiento por medios de fijación.
9.- Mecanismo de giro según reivindicaciones 2-8 caracterizado por que los medios de giro del soporte estructural son dos brazos laterales (15, 15') articulables y un brazo central (13) accionado por un tercer cilindro hidráulico (14) situado por debajo y entre los brazos laterales (15, 15'), estando los dos brazos laterales (15, 15') y el brazo central (13) unidos por medios de unión al soporte estructural.
10.- Mecanismo de giro según reivindicación 9 caracterizado por que los dos brazos laterales (15, 15') articulables están unidos por un eje horizontaí (12).
1 1.- Mecanismo de giro según reivindicaciones anteriores caracterizado por que el sombrerete hueco comprende un cuerpo (1 , 101) y una tapa superior (2, 102) y una tapa inferior (3, 103), ambas con un hueco circular en su centro.
12. - Mecanismo de giro según reivindicación 11 caracterizado por que las tapas superior (2, 102) e inferior (3, 103) comprenden dos ranuras (120, 121 , 120', 121 ') cada tapa configuradas para la fijación y extracción del eje de giro (7, 7', 107, 107') de ios cilindros hidráulicos primero y segundo (5, 6, 105, 106) pivotables.
13. - Mecanismo de giro según reivindicación 1 1-12 caracterizado por que el cuerpo (1 , 101) es cilindrico.
14. - Mecanismo de giro según reivindicación 1 1-13 caracterizado por que el cuerpo (1 , 101) comprende dos aberturas (4, 4') en su superficie lateral para el paso de un primer y un segundo cilindro hidráulico (5, 6) respectivamente.
15. - Mecanismo de giro según reivindicación 11 caracterizado por que comprende un encoder (117) de conteo de vueltas, fijado a la tapa inferior del sombrerete (103) por medio de un soporte (118) y unido solidariamente a uno de los extremos de un eje (119) que está unido por el extremo opuesto al extremo de uno de los cilindros primero o segundo (105, 106) de movimiento azimutal...
16.- Seguidor solar caracterizado por comprender un mecanismo de giro del soporte estructural de una pluralidad de paneles solares de accionamiento oleohidráulico según reivindicaciones 1-15.
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