配旋转轴的太阳能追踪器防扭转装置及包含上述防扭转装置的太阳能追踪器的制作方法

1.本发明涉及太阳能追踪器专业领域，更具体地说，涉及专用于配有旋转轴(用于定向太阳光线接收面)的太阳能追踪器领域。


背景技术：

2.目前，众所周知的是配有旋转轴或仰角、及太阳光线定向接收面的太阳能追踪器。
3.对于上述太阳能追踪器而言，在配有旋转轴的太阳能追踪器运行期间，所发生的最为重要的结构载荷之一是沿追踪器管向的扭转载荷，该管道起到旋转轴或仰角的作用。
4.有时，这种载荷是由于太阳追踪器相反区域或太阳光线接收面间隔区域内的压力差而产生，在迎风和背风时会产生压力差，而压力差则转化为作用在旋转轴或管道上的扭矩。
5.此影响或扭矩会导致沿管道或旋转轴方向出现扭转变形。上述变形趋势自旋转轴(在自身方向及管道相反方向上旋转)的致动点开始累积，从而在管道末端或旋转轴上形成最大的扭转变形。
6.这种扭转变形会导致太阳能追踪器的形状空气动力学系数发生变化，从而需要进行二阶迭代计算，直至达到太阳能追踪器的稳定点为止。此项计算非常复杂。
7.在上述管道的致动点处，为使该管道旋转、且改变太阳相对于太阳接收面的取向，可通过在轴线转动时使用致动方式对管道或旋转轴的扭转变形进行致动或锁定，以适应太阳能追踪器的方向变化，更具体来讲，就是适应太阳光线接收面的方向变化。
8.该方案提供了一个非常有限的解决方法，因为其仅适用于管道致动点，以及从该点沿相反方向纵向延伸的有限区域。
9.这些管道或旋转轴纵向延伸长达数米，从而使其可以最大程度的处于相应的扭转变形中。
10.目前，现有的解决方案是通过使用材料或过大尺寸组件来对扭矩进行补偿，从而使旋转轴或仰角的阻力变大。但是，该解决方案导致太阳能追踪器过重、且价格更昂贵。
11.鉴于当前现有解决方案中所描述的缺点或局限性，现需要一种解决办法来消除旋转轴或管道的扭转变形，同时根据相应致动方式的设置来避免上述管道致动点数量的增加。


技术实现要素：

12.除今后可带来的其他好处外，为实现上述目的、并解决迄今为止讨论的技术问题，除包括所述防扭转装置的太阳能追踪器之外，本发明还提供一种配有旋转轴的太阳能追踪器的防扭转装置。
13.该装置至少包含在太阳能追踪器的旋转轴的旋转方向上固定连接的联接部件；延伸零件，其机械地固定在联接部件上，并且相对于联接部件径向向外延伸；致动器及反向致
动器，其可根据与延伸零件相接触的锁定位置及其被延伸零件分离的释放位置进行定位。
14.因此，根据锁定位置，延伸零件可旋转地固定，从而进一步防止联接部件旋转。
15.因此，除简化相应太阳能追踪器的计算之外，该防扭转装置可通过避免旋转轴过厚或材料过重而减轻旋转轴的重量，通过限制甚至消除旋转轴上的扭转变形，准确及时的确定或校正太阳能追踪器的方向，更具体来讲，就是确定太阳能追踪器中包含的太阳光线接收面的方向变化。
16.应优先通过致动器和/或反向致动器的线性运动来确定锁定位置和释放位置。
17.最佳选择是，防扭转装置至少应包含一个不规则的接触面，从而使其在致动器和/或反向致动器与延伸零件的接触中相互作用。
18.优选执行案例是，延伸零件包含一个薄板状部件，并在锁定位置中进行接触，同时在释放位置的致动器和反向致动器之间移动。根据上述案例，该延伸零件在旋转轴线相对于中央纵向轴线的两个旋转方向上固定。
19.根据另一个优选案例之内容，该延伸零件包含一个条带及一个连接部件，条带从连接部分延伸并到达致动器和反向致动器之间的区域。因此，该延伸零件在旋转轴的一个旋转方向上固定。
20.根据上述另一个优选案例，可以选择的是，在延伸零件中包含两个连接部件和两个条带，上述两个连接部件之间彼此成角度地偏移，从而使防扭转装置安装在太阳能追踪器中，每个连接部件位于旋转轴平面的一侧及太阳能追踪器在固定面或地面上布置的支撑轴处。因此，每个条带从连接部件处开始延伸至致动器和反向致动器之间的区域。从而，延伸零件在旋转轴的两个旋转方向上固定。
21.太阳能追踪器本身包括上述抗扭转装置。此外，该太阳能追踪器至少还可以包含一个传动轴，以便根据沿旋转轴彼此分隔的两个致动点将电动机产生的旋转传递到旋转轴。
附图说明
22.图1为本发明中配旋转轴的太阳能追踪器的防扭转装置的透视示意图(第一优先)。
23.图2为本发明中配旋转轴的太阳能追踪器的防扭转装置的透视示意图(第二优先)。
24.图3为本发明中配旋转轴的太阳能追踪器的局部透视示意图。
具体实施方式
25.本发明是指，除防扭转装置的太阳能追踪器外，还包含配旋转轴(1)的太阳能追踪器的防扭转装置。除上述旋转轴(1)外，本太阳能追踪器还包含一个支撑轴(2)和一个太阳光线接收面，该表面在图中未指出。
26.因此，太阳能追踪器可通过支撑轴(2)、特别是通过其下端在地面或固定表面上使用固定在地面上或表面上，具体位子支撑轴下端，且该支撑轴(2)也可以对旋转轴(1)进行支撑，特别是通过其上端进行支撑。同时，太阳光线接收面相对于旋转轴线(1)沿其中心纵向轴线的纵向旋转位移而言是固定的。
27.本防扭转装置在减少甚至消除旋转轴(1)的非预期扭转变形方面起到了显著作用。本防扭转装置包含一个夹具(3)，其固定在旋转轴(1)的外侧。该夹具(3)除了对旋转轴(1)上的抗扭转装置进行位置固定外，还可以与之接触，从而使其自身固定在上述旋转轴(1)上。因此，除防止线性移动外，夹具(3)还可防止在上述旋转轴(1)上以旋转或成角度的方式产生位移。
28.此外，夹具(3)完全包围在旋转轴的周长上以便提供相互作用力。同时，夹具(3)最好由金属材料制成。
29.根据上述之内容，防扭转装置包含一个与夹具(3)相对应的联接部件(3’)，该联接部件(3’)相对于太阳能追踪器旋转轴(1)、沿旋转方向及沿纵向方向(优选地)固定。
30.此外，防扭转装置还包含一个致动器(4)和一个反向致动器(5)，所在位置可使其间的距离具有可变性为此，致动器(4)以移动方式安装，而反向致动器(5)优选以固定方式安装，如图1所示。另一种方案是，鉴于同一目的，致动器(4)和反向致动器(5)均以移动方式安装。
31.同时，防扭转装置还包含一个致动器(6)和一个装置主体(7)，致动器(6)固定在装置主体(7)上。优选机电、液压或气动的致动器(6)。
32.装置主体(7)固定安装，以便用于防扭转装置中。因此，优选的是，装置主体(7)以固定方式与支撑轴(2)相连，但是替代方案中也可将其固定在此空间内的其他固定元件，例如附加轴上，但图中未明确指出。
33.防扭转装置采用动力螺栓概念，也就是说，防扭转装置可以充当动力螺栓。致动器(4)安装在螺纹轴的自由端，为清楚起见，未在图中标注，该螺纹轴已拧入主体(7)的螺纹部位(7')。因此，通过上述螺纹轴的旋转，致动器(4)可相对于装置主体(7)进行线性移动。因此，致动器(4)与装置主体(7)相对。
34.在致动器(4)和反向致动器(5)均可移动的情况下，上述螺纹轴配备另一额外螺纹端，也就是说，配备两个螺纹端，并使上述螺纹端彼此相对。在这种情况下，一个螺纹端可位于左侧，另一个螺纹端位于右侧。因此，致动器(4)可安装在两个螺纹端中的一个上，反向致动器(5)安装在另一个上。
35.所以，通过致动器(6)施加或传递到螺纹轴的旋转方向来阻止致动器(4)和反向致动器(5)的角度旋转，本防扭转装置使致动器(4)和反向致动器(5)提供了线性位移动，而使得它们共同靠近或远离彼此。
36.致动器(4)线性位移、以及替代方案中的反向致动器(6)在线性位移中提供了较大的扭力进行移动。
37.另一个可选项是，防扭转装置包含一个固定元件(8)，以便优先使装置主体(7)固定在支撑轴上(2)，如图1所示。替代方案是，反向致动器(5)本身可以作为装置主体(7)的固定元件，具体参见图2。
38.本防扭转装置至少包含一个延伸零件(9)，并以机械方式固定在联接部件(3’)上，具体来讲，是与夹具(3)相连。该延伸零件(9)相对于联接部件(3’)或夹具(3)径向向外延伸。因此，延伸零件(9)相对于旋转轴(1)径向向外延伸，且本防扭转装置根据其用途安装在太阳能追踪器中。
39.在第一优先选择方案中，延伸零件(9)包含一个薄板状部件(9.a.)。薄板状部件
(9.a.)为板状、平板状、或平盘状，从而使其与联接部件(3’)隔开。
40.如图1所示，延伸零件(9)及薄板状部件(9.a.)优选与相应旋转轴(1)的中心纵向轴线的部分角度对应。
41.在第二优先选择方案中，延伸零件(9)包含一个条带(9.b.)，两个。选择具有抗拉应力的细长元件为条带(9.b.)。条带(9.b)优选为机械电缆，尽管可以是带状物或其他类似元件。同样，条带(9.b)优选由耐腐蚀的金属材料。
42.根据第二优先选择方案案例中，延伸零件(9)至少包含一个连接部件(9.c)，最好配备两个作用于旋转轴(1)的两个旋转方向上，而不是仅在其中之一上起作用。旋转轴(1)的选择或转动方向可根据中心纵向轴线进行确定。
43.连接部件(9.c)至少应根据一个装置主体(优选层状)进行安装，以便使其与联接部件(3’)分隔开来。而且，根据本装置的使用规定，上述各个连接部件(9.c)的安装可使其位于旋转轴(1)及支撑轴(2)所在平面的一侧。也就是说，连接部件(9.c)的安装优先使各个部件(9.c)位于旋转轴(1)及支撑轴(2)所在平面的每一侧，并在旋转轴(1)的两个旋转方向上均起作用。
44.因此，在延伸零件(9)中包括两个条带(9.b)的情况下，优选的是，每个条带(9.b)从连接部件(9.c)延伸至致动器(4)和反向致动器(5)之间的区域，最好形成一个“v”，如图2所示。在这种情况下，延伸零件(9)在旋转轴(1)的两个旋转方向上是固定的。
45.鉴于延伸零件(9)中包含条带(9.b)及连接部件(9.c)，因此，条带(9.b)从连接部件(9.c)延伸至致动器(4)和反向致动器(5)之间的区域。所以，延伸零件(9)在旋转轴(1)的两个旋转方向中的一个是固定的。
46.延伸零件(9)中包含一个条带(9.b)，但在替代方案中，该条带(9.b)通过上述延伸零件(9)进行延长，穿过与之相对应的两个连接部件(9.c)，直至将其包围为止，最好是达到该临近区域纵向末端，或彼此之间相互接触。该区域优选为致动器(4)和反向致动器(5)之间的区域。因此，延伸零件(9)在旋转轴(1)的两个旋转方向上是固定的，且条带(9.b)为一个，连接部件(9.c)为两个。
47.如上所述，致动器(4)和反向致动器(5)可根据锁定位置进行定位，并在该位置上以固定作用力为基础与延伸零件(9)相接触，从而使其在空间上及释放位置处处于固定或不移动状态，在释放位置上，其与延伸零件(9)相隔，从而不受固定力或施加在其上的作用力影响。
48.因此，在第一优先选择方案中，致动器(4)和反向致动器(5)位置可变，并根据锁定位置与薄板状部件(9.a.)相接触；而该薄板状部件(9.a.)以可移动方式进行安装，并根据释放位置将其置于致动器(4)和反向致动器(5)之间。
49.同样，在第二优先选择方案中，致动器(4)和反向致动器(5)位置可变，并根据锁定位置与延伸零件(9)中的条带(9.b)相接触；而该条带(9.b)以可移动方式进行安装，并根据释放位置将其置于致动器(4)和反向致动器(5)之间。
50.在第二优先选择方案中，根据与前述所在平面一侧相对应的各个条带(9.b)可知，锁定位置在旋转轴(1)旋转方向之一，并向联接部件(3')和夹具(3)以及延伸零件(9)提供阻力，甚至使其固定不动。该阻力或固定不动的情况至少由条带(9.b)的抗拉强度来决定。
51.如上所述，在第一优先选择方案及第二优先选择方案中，锁定位置对应于延伸零
件(9)的角度固定或旋转固定位置，具体而言，为薄板状部件(9.a.)或连接部件(9.c)的角度固定或旋转固定位置。因此，锁定位置对应于联接部件(3')和夹具(3)的角度固定或旋转固定位置，从而导致旋转轴(1)的角度或旋转固定不变，也就是说，旋转轴(1)不会由于扭转而变形。
52.在选择致动器(4)和/或反向致动器(5)时，最好能在延伸零件(9)前端，具体而言，是在薄板状部件(9.a.)或条带(9.b)的前端，提供一个动态摩擦系数，从而确定并维持锁定位置。摩擦系数的额定值的选择以固定作用力的额定值为基础，以便共同确定摩擦载荷，从而确定上述锁定位置。
53.此外，作为替代方案，对于确定并维持锁定位置而言，位于致动器(4)和/或反向致动器(5)与延伸零件(9)之间，更具体而言，是由于与薄板状部件(9.a.)或条带(9.b)之间相互作用的接触面不规则或不光滑。因此，该接触面可以具有凹槽、滚花等类似缺陷。
54.此外，作为替代方案，固定安装、及根据上述锁定位置进行的固定安装可通过与致动器(4)、反向致动器(5)和/或延伸零件(9)之间相应接触面的接触来实现，且至少一个接触面为不规则的。不平整度应根据固定作用力来确定，从而共同确定摩擦载荷，以便建立上述锁定位置。
55.因此，锁定位置至少应根据固定作用力、摩擦系数和/或至少一个不规则的接触面来确定。
56.防扭转装置根据锁定位置的固定作用力所产生的摩擦载荷使旋转轴(1)出现旋转或转动的不良趋势，在阻止其出现的情况下，延伸零件(9)相对于致动器(4)和反向致动器(5)滑动或移动。
57.因此，至少应限制扭转变形，同时防止破裂或损坏抗扭转装置，因为锁定位置不受螺纹区域齿轮或螺纹啮合的限制。所以，在防扭转装置使用中及其发生故障的情况下，节省或减少了本解决方案的总成本。
58.鉴于上述内容，致动器(6)可进行选择性操作，也就是说，防扭转装置根据释放位置进行安装，在致动器(6)启动的情况下，根据锁定位置进行安装。锁定位置在一定时间内保持不变，以便致动器(6)的启动或本装置的有效使用限于特定情况或时间段。
59.除节省能源外，还可防止在暴风雨、暴风雪和阵风时以及在维护和清洁过程中产生不必要的扭转变形，同时，还可保持免受磨损，因旋转轴(1)扭转而产生的非预期变形除外。
60.此外，本发明中的太阳追踪器最好包含致动装置(10)，用于旋转轴(1)的旋转或转动。该旋转最好相对于中央纵向轴线进行运动。致动装置包含电机(10)，优选电动机。因此，致动装置的配备可确保通过带齿区域的齿轮或电动机的螺纹区的螺纹(10)与旋转轴(1)的相关配套元件之间的啮合确定致动点(10’)，从而将旋转传输至旋转轴(1)。
61.同时，根据致动点(10’)位置，电机(10)及旋转轴(1)之间的啮合继而提供了防止或阻止旋转轴(1)出现未预期的旋转或易于扭转的旋转。
62.旋转轴(1)通常由于外部因素而出现非预期的旋转趋势，例如人与人或气流接触的结果。上述接触可使扭矩传输至旋转轴(1)，从而导致、尤其是在远离致动点(10’)处通过扭转而变形，或更大程度的变形。该扭转变形对太阳光线接收表明具有特殊影响，具体来说，对其接收方向影响较大。
63.在本太阳能追踪器中，为使电机(10)产生的旋转进行有效传输，致动装置最好包含一个或两个传动轴(11)，以便依据两个致动点(10’)将电机(10)产生的旋转传输至旋转轴(1)，同时这些致动点之间彼此分隔。当旋转轴(1)较长，例如大于或等于6或10米时，传动装置的安装尤为重要。参见图3。
64.此外，根据各个电机(10)沿着旋转轴(1)在纵向上彼此间隔开的至少两个致动点(10')而配置的齿轮装置、以及上述致动点(10)，可提供相应阻力，阻止旋转轴(1)在该轴(1)的纵向延伸区域产生未预期的旋转或转动。也就是说，通过上述致动点(10’)的设置，可避免旋转轴(1)沿该轴(1)的纵向延伸处产生更大的扭转变形。
65.因此，通过增加覆盖旋转轴的长度来减少或消除旋转轴(1)上未预期的扭转变形，同时以更有效、及较低机械要求的方式传输电机(10)的旋转。上述齿轮传动装置提供多个扭矩分布，因此在结构和机械上对相应太阳能追踪器的要求较低。因此，旋转轴(1)分散地接收由电机(3)产生并传输的扭矩，同样，尽管方式相反，但在结构和机械上对相应太阳能追踪器的要求较低。
66.尽管在图3中未显示电机(10)的两个致动点(10’)、以及防扭转装置的使用或分布，最好将这两个方面相结合，以便有效和经济地降低成本，并根据旋转轴(1)的选择来调节太阳光线接收面的方向，从而减少因扭转而产生的未预期变形。
67.在替代方案中，除支撑轴(2)及太阳光线接收面外，根据相应致动点(10’)位置，太阳能追踪器仅需包含一个或多个传动轴(11)，也就是说，无需本防扭转装置。
68.由于太阳能追踪器与风发生碰撞，相应的气流被迫通过两条路径进行循环，在太阳光线接收面或旋转轴(1)两侧交替地产生涡流。上述涡流脱落会在太阳能追踪器中产生非预期的振动。
69.同时，由于风与太阳能追踪器之间发生碰撞，除了抖振(“抖动”)之外，还产生了一种振动(“颤振”)，即气动弹性的不稳定性，类似于上述涡流塌落。抖振及碰撞会产生振动，从而对相应太阳能追踪器的使用产生负面影响。
70.鉴于上述内容，通过本发明中的防扭转装置及其致动点(10’)，除了可以减少或消除旋转轴(1)出现的未预期扭转变形外，还提供了减少或消除有害振动的方法。