WO2016191779A1 - Nachführvorrichtung für eine pv-anlage - Google Patents

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Definitions

  • Wind pressure forces is given.
  • the two knees of the adjustment device are very close to each other and the risk of buckling is minimal.
  • Suction forces are transmitted in this position in the form of tensile forces on the actuator.
  • the maximum adjustment of the tracking device in the other direction usually about minus 45 °
  • the two knees are far away from each other.

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Abstract

Nachführvorrichtung (1) für eine PV-Anlage (2), mit zumindest einer durch einen Motor (3) über eine Welle (4) angetriebenen Verstellvorrichtung (5), wobei die zumindest eine Verstellvorrichtung (5) an einem Ende mit einem stationären Teil (6) der Nachführvorrichtung (1) und mit einem anderen Ende mit einem mit der PV-Anlage (2) zu verbindenden Schwenkteil (7) verbunden ist, wobei die zumindest eine Verstellvorrichtung (5) in Form eines doppelten Kniehebels ausgebildet ist, dass die beiden Knie (8) des doppelten Kniehebels relativ zueinander gegensinnige Gewinde (9, 10) aufweisen und dass die Welle (4) Gewindeabschnitte (11) aufweist, mit denen sie über die Gewinde (9, 10) mit den Knien (8) gekoppelt ist.

Description

Nachführvorrichtung für eine PV-Anlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nachführvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Anordnung mit zwei Nachführvorrichtungen für Photovoltaikanlagen.
Im Stand der Technik gibt es das Bestreben, durch die Nachführvorrichtung möglichst große Flächen der Photovoltaikanlage (im Folgenden kurz„PV-Anlage") mit so wenigen Motoren wie möglich zu bewegen.
Als Aktuatoren sind z. B. Linearaktuatoren bekannt, die allerdings den Nachteil haben, sich bei der Einwirkung von äußeren Kräften (z. B. in Form von Wind) gerade bei der maximalen Ausfahrstellung äußerst ungünstig zu verhalten, da es leicht zu Knickung des Linearaktuators bzw. zu Überlastung der Anschlusspunkte kommen kann. Aufgrund der Einbaugröße muss man sich üblicherweise mit einem sehr schlechten Hebel für die Krafteinleitung begnügen.
Es ist auch bekannt (z. B. WO 2013/190196 A2), mehrere separate
Nachführvorrichtungen mechanisch derart zu koppeln, dass sie durch einen einzigen Motor angetrieben werden können. Je weniger Antriebe benötigt werden, desto geringer sind die Gesamtkosten für Motoren, für den Steuerungs- und Serviceaufwand und die Verkabelung. Erfolgt die mechanische Kopplung z. B. über eine Welle quer zu den Reihen der Photovoltaikmodule, kann es durch die auftretenden Windlasten zu überhöhten Torsionsschwingungen in der Drehachse der PV-Anlage kommen, die beherrscht werden müssen.
Gattungsgemäße Nachführvorrichtungen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sind in der DE 20 2013 000 21 1 U1 und der KR 201 1001 1 152 A gezeigt.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer gattungsgemäßen
Nachführvorrichtung, bei welcher die hinsichtlich des Linearaktuators beschriebenen Probleme verringert oder behoben sind bzw. die Bereitstellung einer Anordnung mit wenigstens zwei Versteilvorrichtungen, bei welcher Torsionsschwingungen verringert oder verhindert sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Nachführvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Ausbildung der Versteilvorrichtung in Form eines doppelten Kniehebels hat eine Reihe von Vorteilen. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass gerade bei der maximalen Verstellung der Nachführvorrichtung in einer Richtung (üblicherweise ca. 45°, 0° entspricht einer horizontal ausgerichteten Nachführvorrichtung) eine besonders gute Stabilität gegenüber der Einwirkung äußerer Kräfte (v. a. Windsog- und
Winddruckkräfte) gegeben ist. In diesem Fall befinden sich nämlich die beiden Knie der Versteilvorrichtung sehr nahe beieinander und das Risiko eines Ausknickens ist minimal. Sogkräfte werden in dieser Stellung in Form von Zugkräften auf den Aktuator übertragen. Hinsichtlich der maximalen Verstellung der Nachführvorrichtung in der anderen Richtung (üblicherweise ca. minus 45°) sind die beiden Knie weit voneinander entfernt. Hier werden je nach Windrichtung und nach Ausrichtung der
Nachführvorrichtung Windkräfte in Form von Sogkräften oder Druckkräften auf die Versteilvorrichtung übertragen, was ebenfalls gut beherrschbar ist.
Beim doppelten Kniehebel ergibt sich eine weitaus bessere Hebelwirkung im Vergleich zu einem Linearaktuator, da ein wesentlich besseres Hubverhältnis von der minimalen zur maximalen Hublänge erreichbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist pro Reihe von Nachführvorrichtungen nur ein Motor erforderlich. Mehrere Reihen können hintereinander angeordnet werden. Für eine Vielzahl von Reihen sind aufgrund der Einsparung von Motoren viel weniger Steuerungen erforderlich als beim Stand der Technik. Zum Beispiel können 18
Linearaktuatoren mit 1 Steuerung betrieben werden, diese bewegen maximal ca.
800 m2 Modulfläche. Mit 1 Steuerung können 30 Motoren betrieben werden, welche bei der Erfindung ca. 13000 m2 Modulfläche bewegen können. Mit 1 Steuerung kann daher die 16-fache Modulfläche bewegt werden. Durch die Verwendung von mehreren Versteilvorrichtungen (doppelte Kniehebel) können bei gleichzeitiger Verhinderung von Torsionsschwingungen höhere Windlasten abgetragen werden als bei einer punktuellen Anbindung eines Linearaktuators.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren diskutiert. Es zeigen:
Fig. 1 eine einzelne Nachführvorrichtung gemäß der Erfindung in perspektivischer
Ansicht mit an ihr angeordneter PV-Anlage
Fig. 2 eine Ansicht zur Fig. 1 in Richtung der Welle
Fig. 3 eine Ansicht zur Fig. 2 in einer Richtung quer zur Welle
Fig. 4 eine Detailansicht zur Welle
Fig. 5 eine Detailansicht zu Schwenkteil und stationärem Teil
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von zwei erfindungsgemäßen
Nachführvorrichtungen gemäß einer Variante zur Fig. 1 mit anderer Anordnung des Motors
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Anordnung von zwei
erfindungsgemäßen Nachführvorrichtungen gemäß der Fig. 1
Fig. 1 zeigt eine einzelne in einem Untergrund 15 verankerte Nachführvorrichtung 1 mit in diesem Ausführungsbeispiel vier Versteilvorrichtungen 5 (deren Anzahl kann nach Belieben variiert werden). Erkennbar ist ein einziger Motor 3, der über eine einzige Welle 4 alle vier Versteilvorrichtungen 5 antreibt und so über die gesamte Länge der Nachführvorrichtung 1 eine gleichmäßige, verwindungsfreie Verstellung der mit der Nachführvorrichtung 1 verbundenen PV-Anlage 2 gestattet. Die Nachführvorrichtung 1 kann ausgehend von einer horizontalen Stellung (0°) in beide Drehrichtungen um einen Betrag (meist etwa 45°) verstellt werden.
Erkennbar ist in Fig. 1 weiters (siehe auch Fig. 5), dass die stationären Teile 6 der Nachführvorrichtung 1 , an welchen die Schwenkteile 7 schwenkbar gelagert sind, höhenverstellbar ausgebildet sein können. Zu diesem Zweck sind sie verschiebbar fixierbar in als Steher 16 dienenden Profilen angeordnet.
Fig. 2 lässt den Motor 3 erkennen, welcher beispielsweise als Getriebemotor ausgebildet sein kann.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine Verstellung der Nachführvorrichtung 1 von ca. 30°. Fig. 4 zeigt eine Detailansicht zur Welle 4, wobei ein einzelner Abschnitt der an sich mehrere Abschnitte aufweisenden Welle 4 dargestellt ist. Der gezeigte Abschnitt weist zwei gegensinnig ausgebildete Gewindeabschnitte 1 1 , einen zwischen diesen
Gewindeabschnitten angeordneten Abschnitt 13 und endseitig Anbindungsabschnitte 14 auf. Über die Anbindungsabschnitte 14, die z. B. anders als dargestellt einen polygonalen Querschnitt (oder eine sonstige Endenbearbeitung, die eine
formschlüssige Verbindung zulässt) aufweisen können, kann der gezeigte Abschnitt (z. B. über ein Adaptersteckteil, welches der Kraftübertragung dient und Längentoleranzen beim Zusammenbau der Welle 4 ausgleichen kann) mit anderen Abschnitten zur Welle 4 verbunden werden. An der Welle 4 sind losgelöst von den zugehörigen Knien 8 der Kniehebel Laufmuttern 12 gezeigt, wobei die eine Laufmutter 12 das Gewinde 9 und die andere Laufmutter 12 das gegensinnig ausgebildete Gewinde 10 aufweist. Über die Zapfen 12b sind die hier nicht dargestellten Schenkel der Kniehebel mit den
Laufmuttern 12 verbunden. Es kann vorgesehen sein, dass die Laufmuttern 12 als Metallgussteil (z. B. Bronzegussteil) oder als Kunststoffteil ausgebildet sind. Die
Laufmuttern 12 können mehrteilig ausgebildet sein. Die Laufmuttern 12 können
Schmutzabstreifer (nicht dargestellt) aufweisen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Gewinde 9, 10 der Kniehebel und die
Gewindeabschnitte 1 1 der Welle 4 selbsthemmend ausgebildet sind.
Fig. 6 und 7 zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Nachführvorrichtungen 1 für PV-Anlagen 2. Diese weisen eine gemeinsame Welle 4 und einen einzigen Motor 3 auf. Fig. 6 und Fig. 7 unterscheiden sich durch die Wahl der Anordnung des Motors 3.
Es sind auch andere Anordnungsmöglichkeiten der einzelnen Module der PV-Anlagen 2 als in den Fig. gezeigt möglich. Die Baugrößen der Versteilvorrichtungen 5 können entsprechend skaliert werden, um größere Flächen der PV-Anlagen 2 bedienen zu können.

Claims

Patentansprüche:
1 . Nachführvorrichtung (1 ) für eine PV-Anlage (2), mit zumindest einer durch einen
Motor (3) über eine Welle (4) angetriebenen Versteilvorrichtung (5), wobei die zumindest eine Versteilvorrichtung (5) an einem Ende mit einem stationären Teil (6) der Nachführvorrichtung (1 ) und mit einem anderen Ende mit einem mit der PV- Anlage (2) zu verbindenden Schwenkteil (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Versteilvorrichtung (5) in Form eines doppelten Kniehebels ausgebildet ist, dass die beiden Knie (8) des doppelten Kniehebels relativ zueinander gegensinnige Gewinde (9, 10) aufweisen und dass die Welle (4) Gewindeabschnitte (1 1 ) aufweist, mit denen sie über die Gewinde (9, 10) mit den Knien (8) gekoppelt ist.
2. Nachführvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei zumindest zwei Versteilvorrichtungen (5) in Form von doppelten Kniehebeln vorgesehen sind, die über die Welle (4) mit dem Motor (3) gekoppelt sind.
3. Nachführvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der stationäre Teil (6) der Nachführvorrichtung (1 ) höhenverstellbar ausgebildet ist.
4. Nachführvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Welle (4) aus mehreren miteinander verbundenen Abschnitten besteht, wobei vorzugsweise pro Versteilvorrichtung (5) ein Abschnitt vorgesehen ist.
5. Nachführvorrichtung nach Anspruch 4, wobei jeder Abschnitt Anbindungs-abschnitte (14), die vorzugsweise Enden aufweisen, die eine formschlüssige Verbindung zulassen, besonders bevorzugt einen polygonalen Querschnitt.
6. Nachführvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gewinde (9, 10) der Kniehebel und die Gewindeabschnitte (1 1 ) der Welle (4) selbsthemmend ausgebildet sind.
7. Anordnung mit wenigstens zwei Nachführvorrichtungen (1 ) für PV-Anlagen (2) nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Versteilvorrichtungen (5) der wenigstens zwei Nachführvomchtungen (1 ) für die PV-Anlagen (2) über eine gemeinsame Welle (4) miteinander gekoppelt und über einen gemeinsamen Motor (3) antreibbar sind.
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