WO2015078872A1 - Spannschlitten und positioniervorrichtung mit einem solchen - Google Patents

Spannschlitten und positioniervorrichtung mit einem solchen Download PDF

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WO2015078872A1
WO2015078872A1 PCT/EP2014/075561 EP2014075561W WO2015078872A1 WO 2015078872 A1 WO2015078872 A1 WO 2015078872A1 EP 2014075561 W EP2014075561 W EP 2014075561W WO 2015078872 A1 WO2015078872 A1 WO 2015078872A1
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clamping
rail
carriage
slide
rail element
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PCT/EP2014/075561
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Inventor
Andreas Schneider
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Pintsch Bubenzer Gmbh
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    • F24S30/42—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with only one rotation axis
    • F24S30/422—Vertical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
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    • F24S2023/872—Assemblies of spaced reflective elements on common support, e.g. Fresnel reflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the invention relates to a clamping slide for positioning or fixing a system on a rail element and a positioning device with such a clamping slide.
  • Clamping carriages for positioning or fixing are generally known, for example, in crane systems.
  • Positioning devices for large plants, in particular solar power plants, with a rotatable frame, which is mounted on a rail ring on rollers slidably, are well known.
  • an upper and a lower part are usually provided in the large-scale plants.
  • the upper part has a frame which carries individual solar mirrors.
  • the frame is designed as a truss and the sun mirrors are bent and arranged so that they reflect incident sunlight directed at a receiver, bundled.
  • the receiver can be, for example, an energy converter for generating hot air or steam via heat exchangers or a micro gas turbine.
  • Racks are also known which use photovoltaic modules instead of solar mirrors for direct conversion of solar energy into electrical energy.
  • the lower part is often connected to a substrate via a reinforced concrete foundation.
  • the lower part has a rail, which may be formed as a round rail ring.
  • the object of the invention is therefore to provide a clamping slide with which a system, both easy to position, and can be securely fixed.
  • the clamping carriage may comprise a brake caliper, a roller, a movably mounted track roller and a tensioning means, via which the track roller can be pressed against a rail element on a first functional surface.
  • the tensioning slide can be fixed to the rail element via the brake calliper, and the castor permits movability, e.g. on a running surface of a rail head of the rail member.
  • the movably mounted track roller serves, in conjunction with the clamping device, to position the roller on the rail head.
  • the clamping means is designed as a spring element.
  • Spring elements are cheap and low-maintenance clamping device.
  • the spring element is designed as a prestressable spring, in particular a helical spring.
  • the force of the clamping device is adjustable.
  • the guide / centering of the tensioning slide is also improved during a travel movement, in particular along a curved rail element.
  • the first functional surface of the track roller is designed as a lateral surface of a cylinder, since in this way force from the track roller can be transmitted particularly well to the rail element even while driving. It is also advantageous if the track roller has a second functional surface for improving the guidance. The improvement of the guidance can be achieved by adapting the second functional surface to the rail profile.
  • the second functional surface is designed so that the rail head of the rail element is at least partially engaged behind. As a result, tilting of the tensioning carriage is prevented.
  • the tension carriage has a pair of opposing track rollers. Through the pair of opposing track rollers, the tension slide on the rail element can be even more effectively centered and even better secured against tipping.
  • a plurality of track roller pairs can be provided.
  • another advantage of each track roller individually adjustable force of the clamping means shows, as the track roller pairs are adaptable to the curvature of the rail element.
  • the brake calliper can be released and closed via a hydraulic cylinder. Due to the leverage of the brake calliper in conjunction with the hydraulic cylinder particularly high braking forces can be achieved.
  • the brake calliper has a profiled retaining plate for improving the braking effect, since this increases the coefficient of friction between the brake calliper and the rail element.
  • Another object of the invention is to provide a positioning device with which even large systems are easy to position and securely fixed.
  • Another advantage is that this type of positioning compared to generic devices in the art, for example, use drive chains, is very insensitive to environmental influences such as dirt and moisture and therefore low maintenance.
  • the spacer element with the linear drive can be designed, for example, as a telescopic hydraulic or pneumatic element.
  • the rail rim can be designed as a curved or circular path.
  • the solar power plant can be tracked over the entire path of the sun from east to west. Even with telescopes, this training of the rail wreath can be beneficial, as the movement of a star during the night over the sky can be easily followed.
  • Wind turbines also require rotation about a vertical axis, so that even in these large systems training as a curved or circular path is advantageous.
  • the frame can be designed as a supporting structure of hollow or extruded profiles.
  • the frame may be formed, for example, as a holder for a reflector telescope or a radio dish.
  • the frame is usually designed as a tower, at the upper end of which a rotor is arranged.
  • the optimal diameter of the rail wreath depends on the size of the frame. For solar power plants with sides of the frame of 25m to 30m is a diameter of Rail wreath from 17m to 22m recommended.
  • the rail rim can be designed as a round rail with rail head.
  • the solar power plant preferably has at least two linearly coupled tension carriages.
  • a method for positioning a large-scale system with a positioning device comprises the following steps:
  • the clamping slide is released so that it is no longer fixed on the rail element and can be moved along the rail element. If the tension carriage has a brake caliper, this is released in the first process step.
  • the second step of the method involves adjusting the spacer in a first direction, e.g. the extension of the telescopic hydraulic element. As a result, the clamping slide along the rail member is moved away from the camp.
  • a first direction e.g. the extension of the telescopic hydraulic element.
  • the clamping slide is fixed. That it is fixed at its current position on the rail element. If the tension carriage has a brake caliper, a closing of the brake caliper takes place in this process step.
  • the spacer element is adjusted in the direction opposite to the first direction, eg retracted.
  • the bearing is used to the fixed clamping carriage.
  • the adjustment in the first direction can also be a retraction.
  • the adjustment in the direction opposite to the first direction is an extension.
  • the method described above thus allows the movement of the large plant two directions.
  • the large plant can be moved over distances corresponding to a multiple of the difference in length between retracted and extended distance element.
  • the figures show the invention using the example of a solar power plant.
  • FIG. 1 a solar power plant with clamping carriage according to the invention
  • FIG. 2 a partial area of the solar power plant
  • FIG. 3 shows a clamping slide in an isometric view obliquely from above
  • Fig. 4 the tensioning slide in a bottom view
  • FIG. 5 shows a detailed view of the tensioning slide with a partial section
  • FIG. 6 shows a sectional view of the tensioning means.
  • FIG. 1 shows a solar power plant (mirror frame) 1 with a rotatable frame 2, which is mounted on a trained as a circular path rail ring 3 via two bearings 4, 5 with rollers 8, 9, 10 movable.
  • the frame 2 performs a rotational movement about a vertical axis (azimuth axis).
  • the frame 2 has a torsionally stiff
  • the receiver is not shown in the figure. It may, for example, be an energy converter for producing hot air or steam via heat exchangers or a micro gas turbine.
  • the receiver can be attached to a receiving device 15.
  • FIG. 2 shows a portion of the solar power plant 1.
  • the rail flange 3 is mounted on a concrete foundation with concrete sleepers via terminals.
  • a first positioning device 16 and in the foreground a second positioning device 17 is shown.
  • the embodiment of the solar power plant 1 shown in the figures has a total of two positioning devices.
  • the further support is possibly via a boom, which is supported on rollers on the rail flange (not shown).
  • the positioning devices 16, 17 each have a clamping slide 18, 19, which is connected via a telescopic hydraulic element 20, 21 with one of the bearings 4, 5.
  • the system works with at least one tensioning slide 18, 19 on a bearing 4, 5 and a conventional rail clamp on another bearing, which are then alternately released, fixed and possibly adjusted to move the bearings on the rail flange. This, however, no continuous adjustment is possible. For a continuous adjustment, at least two clamping carriages 18, 19 are required. For better fixation against lifting, e.g. also two bearings with clamping carriage and two are provided with conventional rail clamps.
  • the clamping carriages 18, 19 have a brake caliper 22 which can be released and closed via a hydraulic cylinder 23.
  • the brake caliper 22 comprises two lever elements 24, 25 which are pivotally mounted between their ends and whose positions are each connected to one end of the hydraulic cylinder 23.
  • At the remote from the hydraulic cylinder 23 acting ends of the lever members 24, 25 is in each case a profiled holding plate 51, 52nd arranged (see Fig. 4).
  • the hydraulic cylinder 23 moves the positioning ends of the lever elements 24, 25 away from each other so that the opposite action ends with the holding plates 51, 52 move toward each other until they are pressed against the rail flange 3, so that the clamping carriage 19 is fixed is and can not be moved along the rail wreath 3.
  • the opposite movement is performed by the hydraulic cylinder 23 or an oppositely acting actuating means (eg spring), the holding plates 51, 52 are released and the clamping slide 19 is again displaceable on the rail flange.
  • the brake calliper 22 is closed and then the telescopic hydraulic element 21 on or extended.
  • the bearing 7 is moved to the clamping slide 19 to or from this and the frame 2 about the azimuth axis, which passes through the center of the rail ring 3, rotated.
  • the rotational angle which can be achieved by this individual movement is limited by the difference in length between the fully extended and completely retracted hydraulic element 21.
  • a rotary motion with a larger angle of rotation is required, this can be achieved via successive individual movements.
  • the brake calliper 22 is released.
  • the telescopic hydraulic element 21 extends (or a) and pushes the clamping slide 19 away from the bearing 7 (or pulls him to the bearing 7 zoom in).
  • another clamping slide 18 initially remain blocked.
  • the open brake caliper 21 is closed, the blocking on the other clamping slide 18 is released, the telescopic hydraulic element 21 retracted or extended and so the bearing 7 to the clamping carriage 19 hin- or moved away from this.
  • Fig. 3 shows a clamping slide 19. To protect the brake caliper 22 from the weather, this is covered with a hood 28. At the front two hydraulic connections 29, 30 are arranged, via which the hydraulic cylinder 23 of the brake caliper 22 is fed.
  • the clamping slide 19 is movably mounted on the rail rim 3 via two rollers 42, 43 (compare FIG.
  • the rail rim 3 is designed as Vignol- or rail.
  • Such rail profiles have a wide, flat foot 31, via which they are fastened with clamps on a threshold.
  • On this foot is a bridge 32, which carries a rail head 33 at its upper end.
  • the rail head 33 serves as a raceway for the rollers 42, 43rd
  • the clamping carriage 19 shown in FIG. 3 has four adjustable and tensionable track rollers 34, 35, 44, 45 (see FIG. 4). They are each connected via a pivotable rocker arm 36 with a prestressable spring 37, which is shown in Figure 5. The spring force is deflected via the rocker arm 36 so that it presses the track roller 34 to the rail head 33. By two each arranged on opposite sides of the rail head 33 track rollers 34, 44 of the clamping carriage 19 is centered on the rail flange 3. The track rollers 34, 35, 44, 45 are designed so that they engage under the neck of the rail head 33 at least partially. Thus, the clamping carriage 19 is securely held on the rail flange 3.
  • hood 28 grab handles 38 are attached to the side and at the lower end of the side surface there is a closure element 39 which engages with attached cap 28 in a arranged on the clamping slide 19 bracket 40 and thereby the hood 28 securely on the clamping slide 19th holds.
  • a connecting element 41 is arranged, in which the telescopic hydraulic element 21 can be pivotally mounted so as to establish the connection between the bearing 4, 5 and the clamping slide 18, 19.
  • the Connecting element 41 is arranged in an angle adapted to the angle of curvature of the rail flange 3. As a result, wedging of the hydraulic element 21 is avoided.
  • FIG. 4 shows the tensioning slide 19 in a bottom view.
  • the rollers 42, 43 are rotatably mounted within a housing frame of the clamping carriage 19.
  • the four track rollers 34, 35, 44, 45 are pivotally mounted on rocker arms 36, 46, 47, 48.
  • the rocker arms 36, 46, 47, 48 are each mounted on the housing frame of the tensioning slide 18, 19 via bearing blocks 49, 50, which may each be designed as a welded part.
  • the bearings of the rocker arms 36, 46, 47, 48 on the bearing blocks 49, 50 are preferably designed as plain bearings.
  • each profiled holding plates 51, 52 are arranged and screwed to them.
  • the profiling increases the braking and holding effect.
  • the holding plates 51, 52 are wearing parts and can be easily replaced by loosening the screw.
  • FIG. 5 shows a detailed view of the clamping carriage 19 with a partial section.
  • the sectional plane of the partial section extends perpendicularly through an arm of the rocker arm 36, a bearing arranged in this and a tensioning means 53.
  • the arm of the rocker arm 36 has a bore 54 in which a bolt 55 is rotatably supported by a sleeve 56 with plain bearings.
  • the bolt 55 has a through hole 57 with an internal thread into which a screw 58 is screwed.
  • this moves into the bolt 55 (in the figure to the right) and increases - when the rail head 33 fitting tension roller 34 - the pressure on the clamping means 53 and thus the bias of the spring 37th
  • the clamping means 53 may have a recess 64 for receiving the screw tip.
  • a nut 65 is arranged between the screw head and the bolt 55, which can be rotated after setting the bias so that between her, the bolt 55 and the screw 58 creates a frictional connection and so the screw is countered.
  • Figure 6 shows a sectional view of the clamping means 53. It is connected via four screws 59, 60, 61, of which only three are shown due to the section in the figure 6, connected to the clamping carriage 19.
  • a further, inner sleeve 63 is inserted.
  • the spring 37 is a coil spring and is located on the right of the housing, not shown, of the tensioning slide 19. The left end of the spring 37 abuts the inner sleeve bottom.
  • the spring 37 pushes the inner sleeve away from the housing of the clamping carriage 19.
  • the recess 64 is on the outer sleeve bottom. In this recess presses the end of the screw 58 for adjusting the bias, which is supported on its thread in the bolt 55 via the rocker arm and the track roller 34 disposed thereon on the side edge of the rail head 33.
  • the invention relates to a clamping slide (18, 19) and a positioning device with such a clamping slide (18, 19) for a large-scale system.
  • the clamping carriage (18, 19) has a brake caliper (22), a roller (42, 43 ), and a movably mounted track roller (34, 35, 44, 45) and a tensioning means, via which the track roller (34, 35, 44, 45) on a first functional surface of the track roller (34, 35, 44, 45) to a Rail element (3) can be pressed and so the position of the roller (42, 43) on the rail element (3) is adjustable on.
  • the positioning device has such a clamping slide (18, 19) which can be connected via a spacer element with a linear drive to a bearing (4, 5, 6, 7).

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spannschlitten (18, 19) zum Positionieren oder Fixieren einer Anlage auf einem Schienenelement (3) aufweisend, eine Bremszange (22), über die der Spannschlitten (18,19) an dem Schienenelement (3) festlegbar ist, eine Laufrolle (42, 43), über die der Spannschlitten (18,19) auf dem Schienenelement (3) verfahrbar ist, sowie eine beweglich gelagerte Spurrolle (34, 35, 44, 45) und ein Spannmittel, über das die Spurrolle (34, 35, 44, 45) an einer ersten Funktionsfläche der Spurrolle (34, 35, 44, 45) an das Schienenelement (3) andrückbar ist und so die Position der Laufrolle (42, 43) auf dem Schienenelement (3) einstellbar ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Positioniervorrichtung mit einem solchen Spannschlitten (18, 19).

Description

Spannschlitten und Positioniervorrichtung mit einem solchen
Die Erfindung betrifft einen Spannschlitten zum Positionieren oder Fixieren einer Anlage auf einem Schienenelement und eine Positioniervorrichtung mit einem solchen Spannschlitten.
Spannschlitten zum Positionieren oder Fixieren sind beispielsweise bei Krananlagen allgemein bekannt.
Auch Positioniervorrichtungen für Großanlagen, insbesondere Solarkraftwerke, mit einem drehbaren Gestell, das auf einem Schienenkranz über Rollen verschiebbar gelagert ist, sind allgemein bekannt.
Gattungsgemäß sind bei den Großanlagen meist ein Ober- und ein Unterteil vorgesehen. Bei Solarkraftwerken beispielsweise weist das Oberteil ein Gestell auf, das einzelne Sonnenspiegel trägt. Das Gestell ist als Fachwerkträger ausgebildet und die Sonnenspiegel sind gebogen und so angeordnet, dass sie einfallendes Sonnenlicht auf einen Receiver gerichtet, gebündelt spiegeln. Der Receiver kann beispielsweise ein Energiewandler zur Erzeugung von Heißluft bzw. Dampf über Wärmetauscher oder eine Mikrogast urbine sein. Es sind auch Gestelle bekannt, die statt Sonnenspiegeln Photovoltaikmodule zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie verwenden.
Das Unterteil ist mit einem Untergrund häufig über ein armiertes Betonfundament verbunden. Um eine Positionierung des Gestells, beispielsweise eine Nachführung entlang der Bahn der Sonne zu ermöglichen, weist das Unterteil eine Schiene auf, die als runder Schienenkranz ausgebildet sein kann.
Bei Solarkraftwerken wird, um die Leistungsausbeute zu optimieren, das Oberteil mit dem Gestell dem Sonnenstand im Laufe des Tages nachgeführt. In Abhängigkeit von der Größe der Solaranlage sind hierfür enorme Kräfte erforderlich. Ein weiteres Problem ist, dass bei Gestellen mit einer insgesamt großen Spiegelfläche sehr hohe Windlasten auf das Oberteil wirken, die zu einer Verstellung des Oberteils führen können. Da hierdurch die Spiegel aus ihrer optimalen Stellung zur Sonne hinausbewegt werden, führt dies zu einer Verringerung der Leistung der Solaranlage.
Auch andere Großanlagen wie Windkraftanlagen, Radaranlagen, optische Teleskope, Radioteleskope oder Röntgenteleskope weisen sowohl ein hohes Gewicht als auch eine große Windangriffsfläche auf, so dass auch bei diesen Großanlagen die enormen Verstellkräfte und die hohen Windlasten ebenfalls problematisch sind.
Aufgabe der Erfindung ist deshalb einen Spannschlitten zu schaffen mit dem eine Anlage, sowohl einfach positionierbar, als auch sicher fixierbar ist.
Erfindungsgemäß kann der Spannschlitten eine Bremszange, eine Laufrolle, eine beweglich gelagerte Spurrolle und ein Spannmittel aufweisen, über das die Spurrolle an einer ersten Funktionsfläche an ein Schienenelement andrückbar ist. Über die Bremszange ist der Spannschlitten an dem Schienenelement festlegbar und die Laufrolle ermöglicht eine Verfahrbarkeit z.B. auf einer Lauffläche eines Schienenkopfes des Schienenelements. Die beweglich gelagerte Spurrolle dient in Verbindung mit dem Spannmittel der Positionierung der Laufrolle auf dem Schienenkopf.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Spannmittel als Federelement ausgebildet. Federelemente sind günstige und wartungsarme Spannmittel. Zur einfachen Positionierung/Zentrierung des Spannschlittens auf einem Schienenkopf ist das Federelement als vorspannbare Feder, insbesondere Schraubenfeder, ausgebildet.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Kraft des Spannmittels einstellbar. Hierdurch wird die Führung/Zentrierung des Spannschlittens auch während einer Fahrbewegung insbesondere entlang eines gekrümmten Schienenelements verbessert.
Erfindungsgemäß ist die erste Funktionsfläche der Spurrolle als Mantelfläche eines Zylinders ausgebildet, da so Kraft von der Spurrolle auch während der Fahrt besonders gut auf das Schienenelement übertragen werden kann. Vorteilhaft ist auch, wenn die Spurrolle eine zweite Funktionsfläche zur Verbesserung der Führung aufweist. Die Verbesserung der Führung kann durch ein Anpassen der zweiten Funktionsfläche an das Schienenprofil erreicht werden.
In einer Weiterbildung ist die zweite Funktionsfläche so ausgebildet ist, dass der Schienenkopf des Schienenelements zumindest teilweise hintergreifbar ist. Hierdurch wird ein Umkippen des Spannschlittens verhindert.
In einer Ausführeung weist der Spannschlitten ein Paar einander gegenüberliegende Spurrollen auf. Durch das Paar gegenüberliegender Spurrollen kann der Spannschlitten auf dem Schienenelement noch wirkungsvoller zentriert und noch besser gegen Kippen gesichert werden.
Um die Führung des Spannschlittens auf dem Schienenelement weiter zu verbessern, können mehrere Spurrollenpaare vorgesehen sein. Bei der Verwendung von mehreren Spurrollenpaaren zeigt sich ein weiterer Vorteil der für jede Spurrolle einzeln einstellbaren Kraft des Spannmittels, da so die Spurrollenpaare an die Krümmung des Schienenelementes anpassbar sind.
In einer Ausführung kann die Bremszange über einen Hydraulikzylinder gelüftet und geschlossen werden. Durch die Hebelwirkung der Bremszange in Verbindung mit dem Hydraulikzylinder können besonders hohe Bremskräfte erzielt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bremszange zur Verbesserung der Bremswirkung eine profilierte Halteplatte aufweist, da hierdurch der Reibwert zwischen der Bremszange und dem Schienenelement erhöht wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Positioniervorrichtung zu schaffen, mit der auch Großanlagen einfach positionierbar und sicher fixierbar sind.
Diese weitere Aufgabe wird durch eine Positioniervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Die erfindungsgemäße Positioniervorrichtung für eine Großanlage, insbesondere für ein Solarkraftwerk, mit einem Schienenelement, einem drehbaren Gestell, das auf dem Schienenelement über mehrere Lager mit Rollen verschiebbar gelagert ist, weist einen Spannschlitten auf, der über ein Abstandselement mit einem Linearantrieb mit einem Lager verbindbar ist. Dies hat den Vorteil, dass über das Abstandselement mit dem Linearantrieb sehr große Verstellkräfte bei gleichzeitig sehr genau einstellbarem Verstellweg aufgebracht werden können und der Spannschlitten auch bei großer Krafteinwirkung, wie sie beispielsweise bei Wind auftreten kann, ein sicheres Fixieren der Großanlage ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Art der Positioniervorrichtung im Vergleich zu gattungsgemäßen Vorrichtungen im Stand der Technik, die beispielsweise Antriebsketten verwenden, sehr unempfindlich gegen Umwelteinflüsse wie Schmutz und Feuchtigkeit und deshalb wartungsarm ist.
Das Abstandselement mit dem Linearantrieb kann beispielsweise als teleskopierbares Hydraulik- oder Pneumatikelement ausgebildet sein.
Durch die Krümmung des Schienenelementes/Schienenkranzes wird eine Drehbewegung des Gestells um die eigene vertikale Achse (Azimutachse) erreicht. Der Schienenkranz kann als Kurven- oder als Kreisbahn ausgebildet sein. So ist beispielsweise das Solarkraftwerk über den gesamten Weg der Sonne von Ost nach West nachführbar. Auch bei Teleskopen kann diese Ausbildung des Schienenkranzes vorteilhaft sein, da so der Bewegung eines Sterns im Laufe der Nacht über den Himmel einfach gefolgt werden kann. Windkraftanlagen erfordern ebenfalls eine Drehbarkeit um eine vertikale Achse, so dass auch bei diesen Großanlagen eine Ausbildung als Kurven- oder Kreisbahn vorteilhaft ist.
Bei Solarkraftwerken kann das Gestell als Tragwerk aus Hohl- oder Strangprofilen ausgebildet sein. Bei Teleskopen kann das Gestell beispielsweise als Halterung für ein Spiegelteleskop oder eine Radioschüssel ausgebildet sein. Bei Windkraftanlagen ist das Gestell meist als Turm, an dessen oberen Ende ein Rotor angeordnet ist, ausgebildet.
Der optimale Durchmesser des Schienenkranzes ist abhängig von der Größe des Gestells. Bei Solarkraftanlagen mit Seitenlängen des Gestells von 25m bis 30m ist ein Durchmesser des Schienenkranzes von 17m bis 22m empfehlenswert. Der Schienenkranz kann als Rundlaufschiene mit Schienenkopf ausgebildet sein.
Vorzugsweise weist das Solarkraftwerk mindesten zwei linear gekoppelte Spannschlitten auf. Hierdurch können, bei gleichzeitigem Einsatz der Spannschlitten bei der Positionierung, die pro Spannschlitten auftretenden Kräfte reduziert werden. Bei abwechselndem Einsatz der Spannschlitten kann dadurch die Bewegungsgeschwindigkeit erhöht werden.
Ein Verfahren zum Positionieren einer Großanlage mit einer erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung umfasst folgende Schritte:
1. Lösen des Spannschlittens,
2. Verstellen des Abstandelements in eine erste Richtung,
3. Festsetzen der Spannschlitten und
4. Verstellen des Abstandelements in eine der ersten entgegengesetzten Richtung.
In dem ersten Verfahrensschritt wird der Spannschlitten gelöst, damit er nicht mehr auf dem Schienenelement fixiert ist und entlang des Schienenelementes bewegt werden kann. Falls der Spannschlitten eine Bremszange aufweist, wird diese bei dem ersten Verfahrensschritt gelüftet.
Der zweite Verfahrensschritt sieht das Verstellen des Abstandelements in eine erste Richtung z.B. das Ausfahren des telekopierbaren Hydraulikelements vor. Hierdurch wird der Spannschlitten entlang des Schienenelementes von dem Lager weg bewegt.
Anschließend wird der Spannschlitten festgesetzt. D.h. er wird an seiner momentanen Position auf dem Schienenelement fixiert. Falls der Spannschlitten eine Bremszange aufweist, erfolgt bei diesem Verfahrensschritt ein Schließen der Bremszange.
In dem letzten Verfahrensschritt wird das Abstandselement in die der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung verstellt, z.B. eingezogen. Hierdurch wird das Lager an die festgesetzte Spannschlitten herangezogen. Mit dem Heranziehen des Lagers wird die Großanlage bewegt. Das Verstellen in die erste Richtung kann auch ein Einziehen sein. In diesem Fall ist das Verstellen in die der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung ein Ausfahren.
Das vorstehend beschriebene Verfahren erlaubt so die Bewegung der Großanlage zwei Richtungen.
Durch mehrfaches Durchführen der Verfahrensschritte kann die Großanlage über Strecken bewegt werden, die einem Vielfachen der Längendifferenz zwischen ein- und ausgefahrenem Abstandselement entsprechen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen.
Die Figuren zeigen die Erfindung am Beispiel eines Solarkraftwerks.
Dabei zeigen:
Fig. 1: ein Solarkraftwerk mit erfindungsgemäßen Spannschlitten, Fig. 2: einen Teilbereich des Solarkraftwerks,
Fig. 3: einen Spannschlitten in einer isometrischen Darstellung von schräg oben, Fig. 4: den Spannschlitten in einer Unteransicht,
Fig. 5: eine Detailansicht des Spannschlittens mit einem Teilschnitt und Fig. 6: eine Schnittdarstellung des Spannmittels.
Figur 1 zeigt ein Solarkraftwerk (Spiegelgestell) 1 mit einem drehbaren Gestell 2, das auf einem als Kreisbahn ausgebildeten Schienenkranz 3 über zwei Lager 4, 5 mit Rollen 8, 9, 10 verfahrbar gelagert ist. Beim Verfahren der Lager 4, 5 führt das Gestell 2 eine Drehbewegung um eine senkrechte Achse (Azimutachse) aus. Das Gestell 2 weist einen torsionssteifen
Fachwerkträger 12 aus Rohrprofilen 13 auf. Auf dem Fachwerkträger 12 sind eine Vielzahl von ggf. gekrümmten Spiegeln 14 fresnelartig so angeordnet, dass sie das einfallende Sonnenlicht gebündelt auf einen Receiver spiegeln. Der Receiver ist in der Figur nicht dargestellt. Es kann sich beispielsweise um einen Energiewandler zur Erzeugung von Heißluft bzw. Dampf über Wärmetauscher oder eine Mikrogasturbine handeln. Der Receiver kann an einer Aufnahmevorrichtung 15 befestigt werden.
Das Gestell 2 insgesamt oder die einzelnen Spiegel 14 sind im Neigungswinkel verstellbar. Der verstellbare Neigungswinkel und die drehbare Lagerung ermöglichen, dem täglichen Sonnenlauf folgend, ständig die optimale Ausrichtung auf die Sonne. Hierdurch wird die bestmögliche Nutzung der Sonnenenergie erreicht. Figur 2 zeigt einen Teilbereich des Solarkraftwerks 1. Der Schienenkranz 3 ist auf einem Betonfundament mit Betonschwellen über Klemmen befestigt. Im Hintergrund ist eine erste Positioniervorrichtung 16 und im Vordergrund eine zweite Positioniervorrichtung 17 dargestellt. Das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel des Solarkraftwerks 1 hat insgesamt zwei Positioniervorrichtungen. Die weitere Abstützung erfolgt ggf. über einen Ausleger, der sich über Rollen auf dem Schienenkranz abstützt (nicht dargestellt). Die Positioniervorrichtungen 16, 17 weisen jeweils einen Spannschlitten 18, 19 auf, der über ein teleskopierbares Hydraulikelement 20, 21 mit je einem der Lager 4, 5 verbunden ist.
Das System funktioniert mit wenigstens einem Spannschlitten 18, 19 an einem Lager 4, 5 und einer herkömmlichen Schienenzange an einem anderen Lager, die dann wechselweise gelöst, fixiert und ggf. verstellt werden, um die Lager auf dem Schienenkranz zu verfahren. Damit ist jedoch keine kontinuierliche Verstellung möglich. Für eine kontinuierliche Verstellung sind wenigsten zwei Spannschlitten 18, 19 erforderlich. Zur besseren Fixierung gegen Abheben können z.B. auch zwei Lager mit Spannschlitten und zwei mit herkömmlichen Schienenzangen versehen werden.
Die Spannschlitten 18, 19 weisen eine Bremszange 22 auf, die über einen Hydraulikzylinder 23 lüft- und schließbar ist. Die Bremszange 22 umfasst zwei Hebelelemente 24, 25 die zwischen ihren Enden schwenkbar gelagert sind und deren Stellenden mit jeweils einem Ende des Hydraulikzylinders 23 verbunden sind. An den vom Hydraulikzylinder 23 entfernten Wirkenden der Hebelelemente 24, 25 ist jeweils eine profilierte Halteplatte 51, 52 angeordnet (vgl. Fig. 4). Zum Schließen der Bremszange 22 bewegt der Hydraulikzylinder 23 die Stellenden der Hebelelemente 24, 25 voneinander weg, so dass sich die entgegengesetzten Wirkenden mit den Halteplatten 51, 52 aufeinander zu bewegen, bis diese an den Schienenkranz 3 gepresst werden, so dass der Spannschlitten 19 fixiert wird und nicht mehr entlang des Schienenkranzes 3 verschoben werden kann. Zum Lüften den Bremszange 22 wird durch den Hydraulikzylinder 23 oder ein entgegengesetzt wirkendes Stellmittel (z.B. Feder) die entgegengesetzte Bewegung durchgeführt, die Halteplatten 51, 52 werden gelöst und der Spannschlitten 19 ist wieder auf dem Schienenkranz verschiebbar.
Um das Gestell 2 der Sonnenbahn nachzuführen und zu drehen, wird die Bremszange 22 geschlossen und anschließend das teleskopierbare Hydraulikelement 21 ein oder ausgefahren. Hierdurch wird das Lager 7 auf den Spannschlitten 19 zu oder von diesem weg bewegt und das Gestell 2 um die Azimutachse, die durch den Mittelpunkt des Schienenkranzes 3 verläuft, gedreht. Der durch diese einzelne Bewegung jeweils erreichbare Drehwinkel ist durch die Längendifferenz zwischen vollständig ausgefahrenem und vollständig eingefahrenem Hydraulikelement 21 begrenzt.
Falls eine Drehbewegung mit einem größeren Drehwinkel erforderlich ist, so kann dies über aufeinander folgende Einzelbewegungen erreicht werden. Hierfür wird zunächst die Bremszange 22 gelüftet. Anschließend fährt das teleskopierbare Hydraulikelement 21 aus (oder ein) und schiebt so den Spannschlitten 19 von dem Lager 7 weg (oder zieht ihn an das Lager 7 heran). Um bei diesem Vorgang ein Drehen des Gestells 2 zu verhindern kann ein anderer Spannschlitten 18 zunächst blockiert bleiben. Nun wird die geöffnete Bremszange 21 geschlossen, die Blockierung am anderen Spannschlitten 18 gelöst, das teleskopierbare Hydraulikelement 21 ein- oder ausgefahren und so das Lager 7 zum Spannschlitten 19 hin- oder von diesem wegbewegt. Wenn mehrere Positioniervorrichtungen 16, 17 vorhanden sind können diese die Bewegung abwechselnd (bei zwei Positioniervorrichtungen) oder paarweise (beispielsweise bei vier Positioniervorrichtungen) ausführen. Durch diese Schrittbewegung sind beliebig große Drehwinkel möglich.
Zur Koordination der verschiedenen Hydraulikelemente und -zylinder sind diese über Hydraulikschläuche 26, 27 mit einer zentralen Hydraulikeinheit verbunden. Alternativ können auch dezentrale Hydraulikpumpen vorgesehen sein, die über ein zentrales Steuergerät angesprochen werden.
Fig. 3 zeigt einen Spannschlitten 19. Um die Bremszange 22 vor Witterungseinflüssen zu schützen ist diese mit einer Haube 28 abgedeckt. An der Vorderseite sind zwei Hydraulikanschlüsse 29, 30 angeordnet, über die der Hydraulikzylinder 23 der Bremszange 22 gespeist wird.
Der Spannschlitten 19 ist über zwei Laufrollen 42, 43 (vgl. Fig. 4) auf dem Schienenkranz 3 verfahrbar gelagert. Der Schienenkranz 3 ist als Vignol- oder Krankschiene ausgebildet. Solche Schienenprofile haben einen breiten, flachen Fuß 31, über den sie mit Klemmen auf einer Schwelle befestigt sind. Auf diesem Fuß steht ein Steg 32, der an seinem oberen Ende einen Schienenkopf 33 trägt. Der Schienenkopf 33 dient als Laufbahn für die Laufrollen 42, 43.
Der in Fig. 3 dargestellte Spannschlitten 19 weist vier verstellbare und spannbare Spurrollen 34, 35, 44, 45 auf (vgl. Fig. 4). Sie sind jeweils über einen schwenkbaren Kipphebel 36 mit einer vorspannbaren Feder 37, die in Figur 5 dargestellt ist, verbunden. Die Federkraft wird über den Kipphebel 36 so umgelenkt, dass sie die Spurrolle 34 an den Schienenkopf 33 drückt. Durch zwei jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Schienenkopfes 33 angeordnete Spurrollen 34, 44 wird der Spannschlitten 19 auf dem Schienenkranz 3 zentriert. Die Spurrollen 34, 35, 44, 45 sind so ausgebildet, dass sie mit ihrem Kragen den Schienenkopf 33 zumindest teilweise untergreifen. So wird der Spannschlitten 19 sicher auf dem Schienenkranz 3 gehalten.
Zum einfachen Entfernen der Haube 28 sind an diese seitlich Haltegriffe 38 angebracht und am unteren Ende der Seitenfläche befindet sich ein Verschlusselement 39, das bei aufgesetzter Haube 28 in einen an dem Spannschlitten 19 angeordneten Bügel 40 eingreift und dadurch die Haube 28 sicher auf dem Spannschlitten 19 hält.
Am vorderen Ende des Spannschlittens 19 ist ein Verbindungselement 41 angeordnet, in dem das teleskopierbare Hydraulikelement 21 schwenkbar gelagert werden kann, um so die Verbindung zwischen dem Lager 4, 5 und dem Spannschlitten 18, 19 herzustellen. Das Verbindungselement 41 ist in einem an den Krümmungswinkel des Schienenkranzes 3 angepassten Winkel angeordnet. Hierdurch wird ein Verkeilen des Hydraulikelements 21 vermieden.
Figur 4 zeigt den Spannschlitten 19 in einer Unteransicht. Die Laufrollen 42, 43 sind innerhalb eines Gehäuserahmens des Spannschlittens 19 drehbar gelagert. Die vier Spurrollen 34, 35, 44, 45 sind über Kipphebel 36, 46, 47, 48 schwenkbar gelagert. Die Kipphebel 36, 46, 47, 48 sind jeweils über Lagerböcke 49, 50, die jeweils als Schweißteil ausgebildet sein können, am Gehäuserahmen des Spannschlittens 18, 19 befestigt. Die Lagerungen der Kipphebel 36, 46, 47, 48 an den Lagerböcken 49, 50 sind vorzugsweise als Gleitlager ausgebildet.
An den Wirkenden der Hebelelemente 24, 25 der Bremszange 22 sind jeweils die profilierten Halteplatten 51, 52 angeordnet und mit diesen verschraubt. Die Profilierung erhöht die Brems- und Haltewirkung. Die Halteplatten 51, 52 sind Verschleißteile und lassen sich durch Lösen der Verschraubung leicht auswechseln.
Figur 5 zeigt eine Detailansicht des Spannschlittens 19 mit einem Teilschnitt. Die Schnittebene des Teilschnitts verläuft senkrecht durch einen Arm des Kipphebels 36, eine in diesem angeordnete Lagerung und ein Spannmittel 53.
Der Arm des Kipphebels 36 weist eine Bohrung 54 auf, in der ein Bolzen 55 durch eine Hülse 56 mit Gleitlager drehbar gelagert ist. Der Bolzen 55 hat eine Durchgangsbohrung 57 mit einem Innengewinde, in das eine Schraube 58 eingedreht ist. Bei Drehung der Schraube 58 im Uhrzeigersinn bewegt sich diese in den Bolzen 55 hinein (in der Figur nach rechts) und erhöht - bei am Schienenkopf 33 anliegender Spannrolle 34 - den Druck auf das Spannmittel 53 und somit die Vorspannung der Feder 37. Zur Verbesserung der Führung der Schraube 58 kann das Spannmittel 53 eine Vertiefung 64 zur Aufnahme der Schraubenspitze aufweisen.
Des Weiteren ist zwischen Schraubenkopf und dem Bolzen 55 eine Mutter 65 angeordnet, die nach Einstellen der Vorspannung so verdreht werden kann, dass zwischen ihr, dem Bolzen 55 und der Schraube 58 ein Kraftschluss entsteht und so die Schraube gekontert ist. Durch das Einstellen der Feder 37 wird die Kraft, mit der die Spurrolle 34, 35, 44, 45 auf den Schienenkopf 33 drückt verändert, so dass über das Einstellen der Federn 37 eines Spannrollenpaares 34, 35 oder 44, 45 die Laufrollen 42, 43 auf dem Schienenkopf 33 (elastisch) zentriert werden
Figur 6 zeigt eine Schnittdarstellung des Spannmittels 53. Es ist über vier Schrauben 59, 60, 61, von denen aufgrund des Schnittes in der Figur 6 nur drei dargestellt sind, mit dem Spannschlitten 19 verbunden. In eine äußere Hülse 62 ist eine weitere, innere Hülse 63 eingeschoben. Innerhalb der inneren Hülse 63 ist eine Feder 37 aufgenommen. Die Feder 37 ist eine Schraubenfeder und liegt rechts am nicht dargestellten Gehäuse des Spannschlittens 19 an. Das linke Ende der Feder 37 liegt am inneren Hülsenboden an. Die Feder 37 drückt die innere Hülse von dem Gehäuse des Spannschlittens 19 weg. Die Vertiefung 64 ist am äußeren Hülsenboden. In diese Vertiefung drückt das Ende der Schraube 58 zur Einstellung der Vorspannung, die sich über ihr Gewinde im Bolzen 55 über den Kipphebel und die daran angeordnete Spurrolle 34 an der Seitenflanke des Schienenkopfes 33 abstützt.
Die Erfindung betrifft einen Spannschlitten (18, 19) und eine Positioniervorrichtung mit einem solchen Spannschlitten (18, 19) für eine Großanlage.
Um einen Spannschlitten (18, 19) bzw. eine Positioniervorrichtung zu schaffen, mit der auch Großanlagen, sowohl einfach positionierbar, als auch sicher fixierbar sind, weist der Spannschlitten (18, 19) eine Bremszange (22), eine Laufrolle (42, 43), sowie eine beweglich gelagerte Spurrolle (34, 35, 44, 45) und ein Spannmittel, über das die Spurrolle (34, 35, 44, 45) an einer ersten Funktionsfläche der Spurrolle (34, 35, 44, 45) an ein Schienenelement (3) andrückbar ist und so die Position der Laufrolle (42, 43) auf dem Schienenelement (3) einstellbar ist, auf.
Die Positioniervorrichtung weist einen solchen Spannschlitten (18, 19) auf, der über ein Abstandselement mit Linearantrieb mit einem Lager (4, 5, 6, 7) verbindbar ist. Bezugszeichenliste Solarkraftwerk 42 Laufrolle
Gestell 43 Laufrolle
Schienenkranz 44 Spurrolle
45 Spurrolle
Lager
46 Kipphebel
Lager
47 Kipphebel
-frei-
48 Kipphebel
-frei-
49 Lagerbock
Rollen
50 Lagerbock
Rollen
51 Halteplatte
Rollen
52 Halteplatte
Rollen
53 Spannmittel Fachwerkträger
54 Bohrung
Stahlhohlprofilen
55 Bolzen
Spiegel
56 Hülse
Aufnahmevorrichtung
57 Durchgangsbohrung Positioniervorrichtung
58 Schraube
Positioniervorrichtung
59 Schraube
Spannschlitten
60 Schraube
Spannschlitten
61 Schraube
Hydraulikelement
62 äußere Hülse Hydraulikelement
63 innere Hülse Bremszange
64 Vertiefung
Hydraulikzylinder
65 Mutter
Hebelelemente
Hebelelemente
Hydraulikschläuche
Hydraulikschläuche
Haube
Hydraulikanschluss
Hydraulikanschluss
Fuß
Steg
Schienenkopf
Spurrolle
Spurrolle
Kipphebel
Feder
Haltegriff
Verschlusselement
Bügel
Verbindungselement

Claims

Patentansprüche
Spannschlitten (18, 19) zum Positionieren oder Fixieren einer Anlage auf einem Schienenelement (3) aufweisend,
eine Bremszange (22), über die der Spannschlitten (18,19) an dem Schienenelement (3) festlegbar ist,
eine Laufrolle (42, 43), über die der Spannschlitten (18,19) auf dem Schienenelement (3) verfahrbar ist,
sowie eine beweglich gelagerte Spurrolle (34, 35, 44, 45) und ein Spannmittel, über das die Spurrolle (34, 35, 44, 45) an einer ersten Funktionsfläche der Spurrolle (34, 35, 44, 45) an das Schienenelement (3) andrückbar ist und so die Position der Laufrolle (42, 43) auf dem Schienenelement (3) einstellbar ist.
Spannschlitten (18, 19) nach Anspruch 1, wobei
das Spannmittel ein Federelement (37) aufweist.
Spannschlitten (18, 19) nach Anspruch 2, wobei
das Federelement (37) als vorspannbare Feder, insbesondere Schraubenfeder, ausgebildet ist.
Spannschlitten (18, 19) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
die Kraft des Spannmittels einstellbar ist.
Spannschlitten (18, 19) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
die erste Funktionsfläche der Spurrolle (34, 35, 44, 45) als Mantelfläche eines
Zylinders ausgebildet ist.
Spannschlitten (18, 19) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
die Spurrolle (34, 35, 44, 45) eine zweite Funktionsfläche zur Verbesserung der
Führung aufweist.
7. Spannschlitten (18, 19) nach Anspruch 6, wobei
die zweite Funktionsfläche so ausgebildet ist, dass ein Schienenkopf (33) des Schienenelements (3) zumindest teilweise untergreifbar ist.
8. Spannschlitten (18, 19) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei
der Spannschlitten (18, 19) ein Paar einander gegenüberliegender Spurrollen (34, 35, 44, 45) aufweist.
9. Spannschlitten (18, 19) nach Anspruch 8, wobei
der Spannschlitten (18, 19) mehrere Paare einander gegenüberliegender Spurrollen (34, 35, 44, 45) aufweist.
10. Positioniervorrichtung mit einem Spannschlitten (18, 19) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, insbesondere für ein Solarkraftwerk (1), mit einem Schienenelement (3), einem drehbaren Gestell (2), das auf dem Schienenelement (3) über mehrere Lager (4, 5) mit Rollen (8, 9, 10, 11) verschiebbar gelagert ist, wobei der Spannschlitten (18, 19) über ein Abstandselement mit einem Linearantrieb (20, 21) mit einem Lager (4, 5) verbindbar ist.
11. Positioniervorrichtung nach Anspruch 10, wobei
das Abstandselement mit dem Linearantrieb als, insbesondere als teleskopierbares, Fluidelement (20, 21) ausgebildet ist.
12. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei
die Positioniervorrichtung mindestens zwei linear gekoppelte Spannschlitten (18, 19) aufweist.
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