支墩上方的多壁连接的制作方法

1.本公开涉及太阳能发电系统的支撑结构。更特定来说，本公开涉及一种用于局部增加接近到支墩的连接点的太阳能跟踪器的扭矩管的刚度以减少扭矩管的偏转及实现扭矩管的减小尺寸的系统及方法。


背景技术：

2.长期以来，太阳能一直被视为一种重要的替代能源。为此，已为开发并改进太阳能收集技术做出了巨大的努力及投资。特别受关注的是工业及商业类型的应用，其中可以收集相对大量的太阳能并利用其来补充或满足电力需求。实施太阳能收集技术的一种方法是通过组装多个太阳能模块的阵列。
3.太阳能模块可采用由硅或其它材料(例如iii-v电池，例如gaas)制成的太阳能面板来将太阳光转换成电。太阳能面板通常包含用布线互连到一或多个适当电组件(例如开关、逆变器、接线盒等)的多个光伏(pv)电池以使太阳能阵列且更明确来说使太阳能面板能供应电网。
4.在一些布置中，太阳能模块并排放置成阵列。每一太阳能模块可安装到轨道系统，所述轨道系统进一步安装到水平支撑结构或扭矩管上且垂直于水平支撑结构或扭矩管，所述水平支撑结构或扭矩管固定到基于地面的支撑结构(例如支墩)。
5.尽管在阵列的自动定位方面的技术上取得了令人难以置信的进步，使得太阳能面板经最优定位以捕获太阳能，但始终需要改进。本技术案涉及改进太阳能阵列设计及构造。


技术实现要素：

6.本公开的一个方面涉及一种太阳能跟踪器，其包含：至少一对支墩，其经配置以固定于地面中且界定所述一对之间的跨距；轴承，其支撑于所述支墩上；扭矩管，其支撑于所述轴承中，使得所述轴承实现所述扭矩管的旋转，所述扭矩管包含双倍壁厚区域，其中所述双倍壁厚区域限制所述扭矩管沿着所述跨距的偏转。
7.本公开的此方面的实施方案可包含以下特征中的一或多者。所述太阳能跟踪器其中所述双倍壁厚区域减小所述双倍壁厚区域外部的所述扭矩管的厚度。所述太阳能跟踪器其中所述双倍壁厚区域居中于每一支墩上。所述太阳能跟踪器其中所述扭矩管由至少两个区段形成。所述太阳能跟踪器其中所述双倍壁厚区域居中于连接所述至少两个区段的接头上。所述太阳能跟踪器进一步包含插入到所述扭矩管中的套筒。所述太阳能跟踪器其中所述区段中的一者包含减小直径部分，所述减小直径部分经配置以接纳于第二区段内以形成所述双倍壁厚区域。所述太阳能跟踪器其中所述减小直径部分经挤锻以减小其直径。所述太阳能跟踪器进一步包含由紧固到所述扭矩管的相对侧的一对加强板形成的壁加强件。所述太阳能跟踪器其中所述壁加强件居中于每一支墩上。所述太阳能跟踪器其中所述双倍壁厚区域增大所述扭矩管的刚度，使得所述一对支墩之间的更大跨距增大。
8.本公开的另一方面涉及一种壁加强件，其包含：一对加强板，其经配置以在其间接
纳管；至少一个凸缘，其从所述加强板中的每一者的每一侧延伸；至少一个孔，其形成于每一凸缘中；u型螺栓，其经配置以穿过每一凸缘中的孔。所述壁加强件还包含背衬板，所述背衬板经配置以接纳延伸穿过所述加强板的每一侧上的所述凸缘中的孔的所述u型螺栓的螺纹端；其中所述u型螺栓及背衬板经配置以将所述加强板固定到所述管。
9.本公开的此方面的实施方案可包含以下特征中的一或多者。所述壁加强件其中所述一对加强板加固其所围绕放置的管。所述壁加强件其中所述一对加强板经配置以接纳于太阳能跟踪器的轴承中。所述壁加强件其中所述一对加强板经放置于所述管的顶表面及底表面上。所述壁加强件其中所述一对加强板经放置于所述管的侧表面上。
附图说明
10.本公开的各个方面在下文参考诸图来描述，所述图被并入于本说明书中且构成本说明书的部分，其中：
11.图1是太阳能跟踪器的侧视图；
12.图2是根据本公开的支撑扭矩管的支墩及轴承的侧视图；
13.图3是根据本公开的支撑扭矩管的支墩及轴承的侧视图；
14.图4是根据本公开的壁加强件的透视图；
15.图5a是根据本公开的安装于轴承中的壁加强件的侧视图；
16.图5b是根据本公开的安装于轴承中的壁加强件的透视图；
17.图6a是根据本公开的安装于轴承中的壁加强件的侧视图；及
18.图6b是根据本公开的安装于轴承中的壁加强件的透视图。
具体实施方式
19.本公开描述一种用于局部增加接近到支墩的连接点的太阳能跟踪器的扭矩管的刚度以减少扭矩管的偏转及实现扭矩管的减小尺寸的系统及方法。
20.图1描绘太阳能跟踪器10的侧视图。太阳能跟踪器10包含驱动系统12，所述驱动系统12可为例如由电动机驱动的回转驱动器或如所属领域中已知的其它驱动机构。连接到驱动系统12的是扭矩管14。扭矩管14通常由圆形或正方形横截面的镀锌钢管组成。当然，所属领域的技术人员将认识到，如果被确定具成本效益，那么可利用其它材料。扭矩管14承载于一系列轴承(图1中未展示)中。轴承及伴随其的扭矩管14由一系列支墩16承载。
21.由太阳能面板及轨道(未展示)导致的负载18由扭矩管14承受。如可以通过挠曲线20观察，其中负载18对应于支墩16的位置，扭矩管14的偏转被最小化。相比之下，在支墩16之间的跨距22中，扭矩管14的偏转是最大的。尽管中跨22经历最大偏转，但导致偏转的最高弯矩在支墩16处经历。因此，支墩表示扭矩管14的高负载区域。
22.在传统的太阳能跟踪器设计中，整个扭矩管14简单地增加直径且扩大壁厚以便将支墩16之间的偏转限制于设计公差内。这导致更多材料被添加到跟踪器10的整体长度。额外材料导致增加重量到整个跟踪器10，由于跟踪器10跟随太阳，因此需要额外动力来驱动太阳能跟踪器10。此外，额外材料导致太阳能跟踪器10的成本增大。本公开涉及一种吸收弯矩的系统及方法，其中仅在支墩正上方约半米到一米区段中需要容量。
23.图2描绘本公开的一个方面。在图2中，太阳能模块24在其端上连接到轨道26，所述
轨道26固定到扭矩管14。在轨道26之间的是轴承28。扭矩管14经接纳于轴承28中，且轴承28允许扭矩管14随着太阳能跟踪器10跟随太阳而旋转。轴承28连接到支撑件30，所述支撑件30机械地连接到支墩18。如图2中展示，扭矩管14由多个区段形成。扭矩管14的第一区段14a包含第一直径部分15a及第二直径部分15b。第一直径部分15a大于第二直径部分15b。扭矩管的第二区段14b包含至少一部分15a，所述部分15a在直径上与第一区段14a的区段15a对应且经定大小以接纳区段14a的第二直径部分15b。如图2中描绘，扭矩管具有圆形横截面，然而，此相同配置可在具有正方形、矩形、三角形及其它横截面的扭矩管中实现，而不会背离本公开的范围。
24.在制造过程期间，扭矩管14的第一区段14a的第二直径部分15b经挤锻以实现第二直径部分15b的减小直径。第一区段14a的此减小直径部分15b经接纳于扭矩管14的第二区段14b内。第一及第二区段14a及14b用紧固件31固定在一起。结果是在扭矩管14的部分中，其中第一区段14a的减小直径部分经接纳于第二区段14b内，扭矩管14的组合壁厚形成双倍壁厚区域32。如图2中可见，双倍壁厚区域32居中于支墩16上(例如，在高负载区域处)。以此方式，弯矩可在其最高、接近支墩16的位置处被更好地承受。第一区段14a的经挤锻或减小直径部分15b且因此双倍壁厚区域32可例如在半米与一米长度之间，但在本公开的范围内还考虑更长长度。
25.作为在支墩正上方形成扭矩管14的双倍壁厚区域32的结果，扭矩管14的材料的整体厚度可减小。此外，因为扭矩管14的厚度通常与扭矩管14的直径相关联，因此整体直径也可减小。此外，由于增加的刚度，因此可利用更长区段14a、14b，这进一步或替代地减小太阳能跟踪器10的整体材料使用及成本。
26.实现类似结果的替代布置可参看图3。在图3中，扭矩管14具有沿着其整个长度的均匀直径。取代挤锻扭矩管14a的第一部分以接纳于扭矩管14的第二部分14b内，将套筒34插入到扭矩管14中。套筒34居中于扭矩管14的两个邻近部分之间的接头位置36上。连接点可维持与支墩16相距某一距离以帮助方便构造。套筒34延伸穿过轴承28且形成居中于支墩16上的双倍壁式区域32。双倍壁式区域32实现与图2中的双倍壁式区域32类似的功能。套筒34用作有效地接合扭矩管14的两个区段14a及14b的管连接头。
27.图4描绘根据本公开的另一替代解决方案。图4中的解决方案是由两个加强板41形成的壁加强件40。加强板41可具有u形配置，使得其与扭矩管14配合且扭矩管14经接纳于u形内。加强板41包含多个凸缘42。凸缘42包含其中形成的孔以允许紧固件44通过。如图4中展示，紧固件44是u型螺栓。u型螺栓的开放端可经接纳于定位板46中且螺母48可螺合于u型螺栓的螺纹区段上。凹口50可由形成于扭矩管14中的凹口制成以防止壁加强件40相对于其的轴向移动。
28.壁加强件40进一步减少限制弯矩必需的材料量。此材料减少通过仅将加强板41放置于扭矩管14的弯曲轴上来实现。紧固件44横跨扭矩管14的中性轴，且因此在扭矩管14的那一侧上不需要双倍板。
29.图5a及5b描绘平衡轴承28中的壁加强件40的特定实施方案。平衡轴承28经修改以允许扭矩管14由分布式驱动系统驱动。分布式驱动系统包含齿轮箱52。齿轮箱52在一端上可操作地连接到螺杆机构54，所述螺杆机构54利用螺纹杆来延伸及回缩，从而旋转扭矩管14。齿轮箱52接纳轴件56，所述轴件56延伸于支墩16之间且允许单个电动机(未展示)沿着
太阳能跟踪器10的长度驱动所有齿轮箱52。在图5a及5b两者中，壁加强件40经定大小及塑形以接纳于轴承28内及支墩16上方。因此，壁加强件40的位置基本上类似于图2及3的双倍壁区域32。在图5a及5b中，当太阳能跟踪器10处于0
°
位置或基本上垂直于支墩16时，壁加强件40定位于扭矩管的顶部及底部部分上。替代地，壁加强件40可经定位使得当太阳能跟踪器处于0
°
位置或基本上垂直于支墩16时，加强板41被放置于扭矩管14的侧部上。
30.加强板41的厚度可在必要时针对给定应用而变厚。类似地，加强板41的长度可在必要时增大或减小以有效地减小弯矩的效应，使得扭矩管14基本上保持笔直且无对扭矩管14的损害性偏转。
31.另外，壁加强件可被放置于需要支墩16的任何位置处，且无需被定位在接头位置36处或接近接头位置36而定位，如图2及3中描绘。尽管如此，但壁加强件40可用于减小扭矩管14的厚度及在最高弯矩(即，在支墩16上方)的位置处为扭矩管提供额外厚度及刚度，扭矩管14的厚度及在一些例子中直径可减小。此外，通过增大支墩16处的刚度，太阳能跟踪器10中的支墩16的总数可减少。
32.应理解，可对本文中公开的实施例作出各种修改。因此，上文描述不应被解释为具限制性，而是仅作为优选实施例的示范。所属领域的技术人员将设想在本公开的范围及精神内的其它修改。此类修改及变化希望属于所附权利要求书的范围内。