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DE102011016201A1 - Rotary drive for adjusting solar gutter of solar-thermal plant around rotational axis, has rotating shaft whose pivotal lever is mounted around rotational axis, where drive location of lever is freely displaceable on arm of pivotal arm - Google Patents

Rotary drive for adjusting solar gutter of solar-thermal plant around rotational axis, has rotating shaft whose pivotal lever is mounted around rotational axis, where drive location of lever is freely displaceable on arm of pivotal arm Download PDF

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DE102011016201A1
DE102011016201A1 DE102011016201A DE102011016201A DE102011016201A1 DE 102011016201 A1 DE102011016201 A1 DE 102011016201A1 DE 102011016201 A DE102011016201 A DE 102011016201A DE 102011016201 A DE102011016201 A DE 102011016201A DE 102011016201 A1 DE102011016201 A1 DE 102011016201A1
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Abstract

The drive has a rotating shaft driven coaxially with a rotational axis (12). A free end of a piston rod (3) protruding from a hydraulic cylinder (1) is linked to an end of an arm (4) of a double-armed pivotal arm (5) that is rotatable around the rotational axis parallel to a fixed axis (6). A pivotal lever of the rotating shaft is rotatably mounted around the rotational axis. Another arm (7) of the double-armed pivotal arm is linked with the pivotal lever, where a drive location of the pivotal lever is freely displaceable on the latter arm along an extension of the latter arm.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehantrieb einer zur Sonnennachführung um eine feststehende Drehachse drehbaren Solarrinne einer solarthermischen Anlage, mit einem eine einseitig herausragende Kolbenstange aufweisenden, um sein geschlossenes Ende schwenkbaren und sich im Wesentlichen rechtwinklig zur Längserstreckung der Solarrinne erstreckenden Hydraulikzylinder, durch den über eine Hebelmechanik eine zur Drehachse koaxiale Drehwelle drehbar antreibbar ist, die mit der Solarrinne drehfest verbunden ist.The invention relates to a rotary drive of a Sonnennachführung about a fixed axis of rotation rotatable solar trough solar thermal system, with a one-sided outstanding piston rod having its closed end pivotable and substantially perpendicular to the longitudinal extent of the solar trough extending hydraulic cylinder, by a lever mechanism a rotation axis coaxial with the rotation axis is rotatably driven, which is rotatably connected to the solar trough.

Derartige bekannte Drehantriebe weisen eine Vielzahl an Bauteilen auf und sind deshalb aufwendig und teuer aufgebaut, benötigen viel Bauraum und weisen einen hohen Montagebedarf auf.Such known rotary actuators have a plurality of components and are therefore complex and expensive, require a lot of space and have a high installation requirement.

Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Drehantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der diese Nachteile vermeidet und aus wenigen, einfachen Bauteilen besteht.The object of the invention is therefore to provide a rotary drive of the type mentioned, which avoids these disadvantages and consists of a few, simple components.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aus dem Hydraulikzylinder herausragende freie Ende der Kolbenstange an dem einen Ende eines ersten Arms eines zweiarmigen Schwenkarms angelenkt ist, der um eine zur Drehachse parallele feststehende Achse drehbar ist und daß ein Schwenkhebel der Drehwelle um die Drehachse drehbar gelagert ist, an dem der zweite Arm des zweiarmigen Schwenkarms angelenkt ist, wobei die Anlenkstelle des Schwenkhebels am zweiten Arm entlang der Erstreckung des zweiten Arms des zweiarmigen Schwenkarms frei verschiebbar ist.This object is achieved in that the protruding from the hydraulic cylinder free end of the piston rod is hinged to one end of a first arm of a two-armed pivot arm which is rotatable about a rotation axis parallel to the fixed axis and that a pivot lever of the rotary shaft rotatable about the rotation axis is mounted, on which the second arm of the two-armed pivot arm is articulated, wherein the articulation point of the pivot lever on the second arm along the extension of the second arm of the two-armed pivot arm is freely displaceable.

Diese nur wenige Bauteile benötigende Ausbildung weist aufgrund der festen Positionierung von Drehachse und Achse einen stabilen Aufbau auf, dessen sich dadurch ergebende Überbestimmung durch die frei verschiebbare Anlenkstelle des Schwenkhebels am zweiten Arm des Schwenkarms in einfacher Weise aufgelöst ist.Due to the fixed positioning of the axis of rotation and the axis, this configuration, which requires only a few components, has a stable construction whose resulting overdetermination is resolved in a simple manner by the freely displaceable articulation point of the pivoting lever on the second arm of the pivoting arm.

Die Drehwelle kann weiterhin mit einem Absorberträger drehfest verbunden sein, der an seinem von der Solarrinne wegragenden Ende ein sich entlang der Brennachse der Solarrinne erstreckendes Absorberrohr trägt.The rotary shaft can furthermore be connected in a rotationally fixed manner to an absorber carrier which, at its end which projects away from the solar trough, carries an absorber tube extending along the focal axis of the solar trough.

Der Schwenkhebel der Drehwelle erstreckt sich vorzugsweise parallel zum Absorberträger oder ist bauteilsparend durch den Absorberträger gebildet.The pivot lever of the rotary shaft preferably extends parallel to the absorber carrier or is component-saving formed by the absorber carrier.

Vorzugsweise erstrecken sich der erste Arm und der zweite Arm des zweiarmigen Schwenkarms zueinander diametral und die feststehende Drehachse und die feststehende Achse befinden sich innerhalb eines von der Solarrinne teilumschlossenen Bereichs.Preferably, the first arm and the second arm of the two-armed pivot arm extend diametrically to each other and the fixed axis of rotation and the fixed axis are located within a part of the solar trough partially enclosed area.

In einfacher Weise kann zur freien Verschiebbarkeit der Anlenkstelle des Schwenkhebels am Schwenkarm der zweite Arm des zweiarmigen Schwenkarms ein sich in seiner Längserstreckung erstreckendes Langloch aufweisen, in den ein fest an dem Schwenkhebel angeordneter Gelenkzapfen entlang der Längserstreckung des Langlochs frei verschiebbar hineinragt.In a simple way, for free displacement of the articulation point of the pivot lever on the pivot arm of the second arm of the two-armed pivot arm have a extending in its longitudinal extent slot into which a fixedly arranged on the pivot lever pivot pin along the longitudinal extension of the slot freely slidably protrudes.

Dabei kann der Schwenkhebel aus zwei sich in einem mindestens der Breite des Schwenkarms entsprechenden Abstand zueinander parallelen Schwenkhebelteilen gebildet sein, die mit ihren einen Enden jeweils an einer Seite des Schwenkarms anliegen und an diesen Enden durch den das Langloch des Schwenkarms durchragenden Gelenkzapfen miteinander verbunden sind.In this case, the pivot lever can be formed of two mutually parallel pivot lever parts in a corresponding at least the width of the pivot arm distance, which abut with one end thereof on each side of the pivot arm and at these ends by the slot of the pivot arm penetrating hinge pin are interconnected.

Besteht dabei die Drehwelle aus zwei zur Drehachse koaxialen Drehwellenteilen, von denen das eine Drehwellenteil mit dem einen Schwenkhebelteil und das andere Drehwellenteil mit dem anderen Schwenkhebelteil fest verbunden ist und wobei zwischen den beiden Drehwellenteilen im Bereich zwischen den Schwenkhebelteilen eine Unterbrechung besteht, die mindestens dem Abstand der beiden Schwenkhebelteilen zueinander entspricht, so kann der Schwenkarm bei seiner Schwenkbewegung ungehindert die Drehachse kreuzen, wodurch ein Schwenkwinkelbereich der Solarrinne von mehr als 180° ermöglicht wird.In this case, there is the rotary shaft of two rotary shaft parts coaxial with the axis of rotation, of which the one rotary shaft part with one swivel lever part and the other rotary shaft part with the other swivel lever part is firmly connected and wherein there is an interruption between the two rotary shaft parts in the area between the swivel lever parts, the at least the distance the two pivot lever parts corresponds to each other, the pivot arm can freely cross the axis of rotation during its pivoting movement, whereby a pivot angle range of the solar trough of more than 180 ° is made possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below. Show it

1 eine perspektivische Ansicht einer Solarrinne mit Drehantrieb 1 a perspective view of a solar trough with rotary drive

2a–2d Seitenansichten der Solarrinne mit Drehantrieb nach 1 in den Schwenkwinkelpositionen 0°, –30°, 90° und 180°. 2a - 2d Side views of the solar trough with rotary drive after 1 in the swivel angle positions 0 °, -30 °, 90 ° and 180 °.

Der dargestellte Drehantrieb weist einen doppelwirkenden Hydraulikzylinder 1 auf, der an seinem einen geschlossenen Ende an einem Schwenklager 2 schwenkbar gelagert ist.The illustrated rotary drive has a double-acting hydraulic cylinder 1 on, at its one closed end on a pivot bearing 2 is pivotally mounted.

An seinem anderen Ende ragt eine Kolbenstange 3 abgedichtet nach außen.At the other end protrudes a piston rod 3 sealed to the outside.

Das freie Ende der Kolbenstange 3 ist an dem Ende eines ersten Armes 4 eines zweiarmigen Schwenkarms 5 angelenkt, der um eine feststehende Achse 6 drehbar gelagert ist.The free end of the piston rod 3 is at the end of a first arm 4 a two-armed swivel arm 5 hinged, around a fixed axis 6 is rotatably mounted.

Der zweite Arm 7 des zweiarmigen Schwenkarms 5 weist ein sich in seiner Längserstreckung erstreckendes Langloch 8 auf.The second arm 7 of the two-armed swivel arm 5 has a slot extending in its longitudinal extension 8th on.

Quer zur Längserstreckung des Schwenkarms 5 durchragt ein Gelenkzapfen 9 das Langloch 8, der entlang der Längserstreckung des Langlochs 8 sich frei bewegen kann.Transverse to the longitudinal extent of the swivel arm 5 protrudes through a pivot pin 9 the slot 8th along the longitudinal extent of the slot 8th can move freely.

Jeweils an den aus dem Langloch 8 herausragenden Enden des Gelenkzapfens 9 ist das eine Ende eines Schwenkhebelteils 10, 10' angeordnet.Each to the from the slot 8th outstanding ends of the pivot pin 9 this is one end of a swivel lever part 10 . 10 ' arranged.

Die sich in einem Abstand parallel zueinander erstreckenden Schwenkhebelteile 10, 10' sind an ihrem anderen Ende mit ortsfest um eine Drehachse 12 drehbar gelagerten zueinander koaxialen Drehwellenteile 11, 11' drehfest verbunden, die im Bereich zwischen den Schwenkhebeln 10, 10' durch eine Unterbrechung 15 geteilt sind, deren Breite mindestens der Breite des Schwenkarms 5 entspricht.The at a distance parallel to each other extending pivot lever parts 10 . 10 ' are at their other end with fixed to a rotation axis 12 rotatably mounted to each other coaxial rotary shaft parts 11 . 11 ' rotatably connected, in the area between the pivot levers 10 . 10 ' through a break 15 are divided, whose width is at least the width of the swing arm 5 equivalent.

Die Drehwellenteile 11, 11' sind durch nicht dargestellte Verbindungselemente mit einer die Drehachse 12 teilweise umgebenden, zu den Drehwellenteilen parallelen Solarrinne 13 verbunden, die einen derart konkavartigen Querschnitt besitzt, das sie die auf sie auftreffende Sonnenstrahlung auf ein Absorberrohr 14 fokussiert, durch das eine von der Sonnenstrahlung aufzuheizende Flüssigkeit geleitet wird.The rotary shaft parts 11 . 11 ' are by unillustrated fasteners with a rotation axis 12 partially surrounding, parallel to the rotary shaft parts solar trough 13 connected, which has such a concave-like cross-section that they impinge on them the solar radiation on an absorber tube 14 focused, through which a liquid to be heated by the solar radiation is passed.

Dazu ist die der Drehachse 12 zugewandte Oberfläche der Solarrinne 13 reflektierend ausgebildet.This is the axis of rotation 12 facing surface of the solar trough 13 reflective trained.

An den der Unterbrechung 15 entgegengesetzten Enden der beiden Drehwellenteile 11, 11' ist jeweils ein armartiger Absorberträger 16, 16' mit seinem einen Ende fest angeordnet, an dessen anderem Ende das Absorberrohr 14 befestigt ist.At the interruption 15 opposite ends of the two rotary shaft parts 11 . 11 ' is in each case an arm-like absorber carrier 16 . 16 ' fixedly arranged at one end, at the other end of the absorber tube 14 is attached.

Das Absorberrohr 14 erstreckt sich dabei entlang der Brennachse 17 der Solarrinne 13.The absorber tube 14 extends along the focal axis 17 the solar trough 13 ,

Achse 6, Drehwellenteile 11, 11', Drehachse 12, Absorberrohr 14 und Brennachse 17 erstrecken sich alle parallel zur Solarrinne 13, während sich der Hydraulikzylinder 1, der Schwenkarm 5, die Schwenkhebelteile 10, 10' und die Absorberträger 16, 16' in einem rechten Winkel dazu erstrecken.axis 6 , Rotary shaft parts 11 . 11 ' , Rotation axis 12 , Absorber tube 14 and focal axis 17 all extend parallel to the solar trough 13 while the hydraulic cylinder 1 , the swivel arm 5 , the swing lever parts 10 . 10 ' and the absorber carriers 16 . 16 ' extend at a right angle to it.

In den 2a–2d ist die Schwenkbewegung der Solarrinne 13 bei einem Einfahren der Kolbenstange 3 aus einer ausgefahrenen Position in eine eingefahrene Position dargestellt.In the 2a - 2d is the swinging motion of the solar trough 13 when retracting the piston rod 3 shown from an extended position to a retracted position.

Dabei zeigt 2a die Solarrinne 13 und den Drehantrieb in einer Grundstellung.It shows 2a the solar trough 13 and the rotary drive in a basic position.

Durch eine Einfahrbewegung der Kolbenstange 13 wird der zweiarmige Schwenkarm 5 um die Achse 6 geschwenkt.By a retraction movement of the piston rod 13 becomes the two-armed swivel arm 5 around the axis 6 pivoted.

Dabei erfolgt über den Gelenkzapfen 9 eine Bewegungsübertragung auf die Schwenkhebelteile 10, 10', die dadurch um die Drehachse 12 schwenken. Über die Drehwellenteile 11, 11', die über die nicht dargestellten Verbindungselemente mit der Solarrinne 13 und über die Absorberträger 16, 16' mit den Absorberrohr 14 fest verbunden sind, kommt es dabei zu einem Verschwenken von Solarrinne 13 und Absorberrohr 14, wobei das Absorberrohr 14 immer in der Brennachse der Solarrinne 13 verbleibt.This is done via the pivot pin 9 a motion transfer to the pivot lever parts 10 . 10 ' which thereby around the rotation axis 12 swing. About the rotary shaft parts 11 . 11 ' , which via the connecting elements, not shown, with the solar trough 13 and about the absorber carriers 16 . 16 ' with the absorber tube 14 are firmly connected, it comes to a pivoting solar trough 13 and absorber tube 14 , wherein the absorber tube 14 always in the focal axis of the solar trough 13 remains.

Durch die Unterbrechung 15 der Drehwellenteile 11, 11' kann dabei der Schwenkarm 5 ungehindert die Drehachse 12 kreuzen, so daß der Schwenkbereich der Solarrinne 13 einen Winkelbereich von über 180° aufweist.By the interruption 15 the rotary shaft parts 11 . 11 ' can the swivel arm 5 unhindered the axis of rotation 12 cross so that the swivel range of the solar trough 13 an angular range of over 180 °.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Schwenkwinkel von –30° bis +180°. Zum Zurückverstellen aus der 180°-Stellung in die 0-Stellung wird die Kolbenstange 3 wieder ausgefahren.In the present embodiment, the pivot angle extends from -30 ° to + 180 °. To return from the 180 ° position to the 0 position, the piston rod 3 extended again.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
22
Schwenklagerpivot bearing
33
Kolbenstangepiston rod
44
erster Armfirst arm
55
Schwenkarmswivel arm
66
Achseaxis
77
zweiter Armsecond arm
88th
LanglochLong hole
99
Gelenkzapfenpivot pin
1010
SchenkhebelteilSchenk lever part
10'10 '
SchwenkhebelteilPivoting lever part
1111
DrehwellenteilRotation shaft part
11'11 '
DrehwellenteilRotating shaft part
1212
Drehachseaxis of rotation
1313
Solarrinnesolar trough
1414
Absorberrohrabsorber tube
1515
Unterbrechunginterruption
1616
Absorberträgerabsorber beam
16'16 '
Absorberträgerabsorber beam
1717
Brennachsefocal axis

Claims (8)

Drehantrieb einer zur Sonnennachführung um eine feststehende Drehachse drehbaren Solarrinne einer solarthermischen Anlage, mit einem eine einseitig herausragende Kolbenstange aufweisenden, um sein geschlossenes Ende schwenkbaren und sich im Wesentlichen rechtwinklig zur Längserstreckung der Solarrinne erstreckenden Hydraulikzylinder, durch den über eine Hebelmechanik eine zur Drehachse koaxiale Drehwelle drehbar antreibbar ist, die mit der Solarrinne drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Hydraulikzylinder (1) herausragende freie Ende der Kolbenstange (3) an dem einen Ende eines ersten Arms (4) eines zweiarmigen Schwenkarms (5) angelenkt ist, der um eine zur Drehachse (12) parallele feststehende Achse (6) drehbar ist und daß ein Schwenkhebel der Drehwelle um die Drehachse (12) drehbar gelagert ist, an dem der zweite Arm (7) des zweiarmigen Schwenkarms (5) angelenkt ist, wobei die Anlenkstelle des Schwenkhebels am zweiten Arm (7) entlang der Erstreckung des zweiten Arms (7) des zweiarmigen Schwenkarms (5) frei verschiebbar ist.Rotary drive of a Sonnennachführung about a fixed axis of rotation rotatable solar trough a solar thermal system, with a one-sided outstanding piston rod having its closed end pivotable and substantially perpendicular to the longitudinal extent of the solar trough extending hydraulic cylinder through which a lever mechanism for Rotary axis coaxial rotary shaft is rotatably driven, which is rotatably connected to the solar trough, characterized in that the from the hydraulic cylinder ( 1 ) outstanding free end of the piston rod ( 3 ) at one end of a first arm ( 4 ) of a two-armed swivel arm ( 5 ) which is pivoted about one to the axis of rotation ( 12 ) parallel fixed axis ( 6 ) is rotatable and that a pivot lever of the rotary shaft about the axis of rotation ( 12 ) is rotatably mounted, on which the second arm ( 7 ) of the two-armed swivel arm ( 5 ), wherein the articulation point of the pivot lever on the second arm ( 7 ) along the extension of the second arm ( 7 ) of the two-armed swivel arm ( 5 ) is freely movable. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle mit einem Absorberträger (16, 16') drehfest verbunden ist, der an seinem von der Solarrinne (13) wegragenden Ende ein sich entlang der Brennachse (17) der Solarrinne (13) erstreckendes Absorberrohr (14) trägt.Rotary drive according to claim 1, characterized in that the rotary shaft with an absorber carrier ( 16 . 16 ' ), which is connected at its from the solar trough ( 13 ) protruding end along the focal axis ( 17 ) of the solar trough ( 13 ) extending absorber tube ( 14 ) wearing. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel der Drehwelle sich parallel zum Absorberträger (16, 16') erstreckt oder durch den Absorberträger gebildet ist.Rotary drive according to one of the preceding claims, characterized in that the pivot lever of the rotary shaft is parallel to the absorber carrier ( 16 . 16 ' ) or formed by the absorber carrier. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arm (4) und der zweite Arm (7) des zweiarmigen Schwenkarms (5) sich zueinander diametral erstrecken.Rotary drive according to one of the preceding claims, characterized in that the first arm ( 4 ) and the second arm ( 7 ) of the two-armed swivel arm ( 5 ) extend diametrically to each other. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die feststehende Drehachse (12) und die feststehende Achse (6) innerhalb eines von der Solarrinne (13) teilumschlossenen Bereichs befinden.Rotary drive according to one of the preceding claims, characterized in that the fixed axis of rotation ( 12 ) and the fixed axis ( 6 ) within one of the solar trough ( 13 ) partially enclosed area. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arm (7) des zweiarmigen Schwenkarms (5) ein sich in seiner Längserstreckung erstreckendes Langloch (8) aufweist, in den ein fest an dem Schwenkhebel angeordneter Gelenkzapfen (9) entlang der Längserstreckung des Langlochs (8) frei verschiebbar hineinragt.Rotary drive according to one of the preceding claims, characterized in that the second arm ( 7 ) of the two-armed swivel arm ( 5 ) extending in its longitudinal extent slot ( 8th ), in which a fixedly arranged on the pivot lever pivot pin ( 9 ) along the longitudinal extent of the slot ( 8th ) protrudes freely displaceable. Drehantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel aus zwei sich in einem mindestens der Breite des Schwenkarms (5) entsprechenden Abstand zueinander parallelen Schwenkhebelteilen (10, 10') gebildet ist, die mit ihren einen Enden jeweils an einer Seite des Schwenkarms (5) anliegen und an diesen Enden durch den das Langloch (8) des Schwenkarms (5) durchragenden Gelenkzapfen (9) miteinander verbunden sind.Rotary drive according to claim 6, characterized in that the pivoting lever consists of two in at least the width of the pivoting arm ( 5 ) corresponding distance to each other parallel pivot lever parts ( 10 . 10 ' ) is formed, which with its one ends in each case on one side of the pivoting arm ( 5 ) and at these ends by the slot ( 8th ) of the swivel arm ( 5 ) projecting pivot pin ( 9 ) are interconnected. Drehantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle aus zwei zur Drehachse koaxialen Drehwellenteilen (11, 11') besteht, von denen das eine Drehwellenteil (11) mit dem einen Schwenkhebelteil (10) und das andere Drehwellenteil (11') mit dem anderen Schwenkhebelteil (10') fest verbunden ist und wobei zwischen den beiden Drehwellenteilen (11, 11') im Bereich zwischen den Schwenkhebelteilen (10, 10') eine Unterbrechung (15) besteht, die mindestens dem Abstand der beiden Schwenkhebelteilen (10, 10') zueinander entspricht.Rotary drive according to Claim 7, characterized in that the rotary shaft consists of two rotary shaft parts which are coaxial with the axis of rotation ( 11 . 11 ' ), of which one rotary shaft part ( 11 ) with the one swivel lever part ( 10 ) and the other rotary shaft part ( 11 ' ) with the other pivot lever part ( 10 ' ) and wherein between the two rotary shaft parts ( 11 . 11 ' ) in the area between the swivel lever parts ( 10 . 10 ' ) a break ( 15 ), which at least the distance of the two pivot lever parts ( 10 . 10 ' ) corresponds to each other.
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