Dispositivo de accionamiento para giro relativo de estructuras,

y seguidor solar.

El dispositivo comprende una polea motriz (1) montada sobre un árbol (3) soportado en una primera estructura (30) y accionado por un motor (5), una polea conducida (2) fijada a una segunda estructura (40) y montada coaxialmente respecto a un eje de referencia (4a) de giro relativo entre las primera y segunda estructuras (30, 40), y un cable (6) dispuesto alrededor de parte de las poleas motriz y conducida (1, 2). El cable (6) abraza la polea motriz (1) por un ángulo mayor que 180º y menor que 360º, y dos tramos (6a, 6b) del cable (6) se cruzan entre la polea motriz (1) y la polea conducida (2). El eje (3a) del árbol (3) de la polea motriz (1) está inclinado respecto al eje de referencia (4a) un ángulo suficiente para que dichos dos tramos (6a, 6b) del cable (6) no se toquen mutuamente en el punto de cruce

Dispositivo de accionamiento para giro relativo de estructuras, y seguidor solar.

Campo de la técnica

La presente invención concierne a un dispositivo de accionamiento para giro relativo de estructuras, aplicable a aparatos provistos de estructuras relativamente voluminosas y dotadas de giro relativo, tales como seguidores solares, generadores eólicos, grúas para la construcción o de otros tipos, molinetes de amarre o de ancla y tambores de red para embarcaciones, etc. La presente invención también concierne a un seguidor solar provisto de tal dispositivo de accionamiento.

Antecedentes de la invención

En muchos aparatos existe la necesidad de hacer girar una estructura, relativamente voluminosa y pesada, respecto a otra, ya sea en porciones de vuelta inferiores a una vuelta completa en direcciones opuestas o en vueltas completas consecutivas en cualquiera de las dos direcciones, a una velocidad relativamente baja y con un par elevado. El giro de tales estructuras requiere dispositivos de accionamiento que sean simples, robustos, económicos y de fácil mantenimiento. Además, muchos de los aparatos de este tipo, tales como seguidores solares, generadores eólicos, grúas para la construcción o de otros tipos, molinetes de amarre o de ancla y tambores de red para embarcaciones, etc., están instalados para operar al aire libre, y por consiguiente requieren dispositivos de accionamiento que sean resistentes a los agentes atmosféricos, a la luz solar, y poco sensibles al polvo y la suciedad.

La solicitud de patente US-A-2007/0034205 da a conocer un dispositivo de accionamiento para una estructura de seguidor solar, donde un reflector solar parabólico está instalado sobre una primera estructura dispuesta para girar alrededor de un primer eje vertical respecto a una segunda estructura fijada al suelo. La primera estructura lleva fijado un tambor de gran diámetro coaxial con dicho primer eje y la segunda estructura tiene un soporte sobre el que está instalado un tambor de pequeño diámetro que gira alrededor de un segundo eje paralelo al primer eje y accionado por un motor. Un cable sinfín está enrollado más de una vuelta sobre el tambor de gran diámetro y varias vueltas sobre el tambor de pequeño diámetro, y tiene un punto de cruce entre los dos tambores. Las varias vueltas del cable sobre los tambores aseguran una mayor fricción estática o adherencia y por consiguiente una mejor tracción. Sin embargo, un inconveniente de esta construcción es que el enrollamiento del cable tanto sobre el tambor de gran diámetro como sobre el tambor de pequeño diámetro es forzosamente helicoidal, y esto ocasiona un desplazamiento del cable en la dirección axial de los tambores a medida que éstos giran. La dirección axial del desplazamiento del enrollamiento helicoidal dependerá de la dirección de giro del tambor y de la dirección de hélice. En consecuencia, si los tambores giraran vueltas competas consecutivas en una u otra dirección el cable podría escapar de los tambores. Además, para un mismo paso de hélice, la velocidad de desplazamiento axial del cable será mayor en el tambor de pequeño diámetro que en el tambor de gran diámetro, por lo que, con relaciones de transmisión relativamente elevadas, las diferencias de velocidades de desplazamiento axial en ambos tambores pueden causar tensiones indeseadas en los cables con riesgo de daños en el cable y/o en los tambores. Se puede compensar las diferentes velocidades de desplazamiento axial con diferentes pasos de hélice, pero en este caso la dimensión axial requerida para ambos tambores aumenta considerablemente y esto hace prácticamente inviable el uso de múltiples cables con una misma pareja de tambores de pequeño y gran diámetro.

La patente GB-A-1121220 describe un sistema de cuerda y poleas para un elevador con un dispositivo de amortiguación de ruido y mejora de la tracción. Cada polea define en su borde una canal en la cual está insertada una tira de material elastomérico que define un surco circular configurado para soportar la cuerda e impedir que la cuerda toque otras partes de la polea mientras pasa sobre la misma. Para ello, el surco circular tiene una sección transversal en forma de media circunferencia. En el surco circular están formadas unas áreas de contacto con la cuerda separadas por unos huecos transversales para mejorar el esfuerzo de tracción. Desde los extremos exteriores de la canal de la polea se extienden hacia dentro unos labios que aseguran la tira de material elastomérico dentro de la canal. Sin embargo, dichas áreas de contacto separadas por huecos transversales pueden resultar insuficientes para asegurar una alta fricción estática o adherencia y un elevado grado de tracción entre la cuerda o un cable y la polea cuando la cuerda o cable abraza un ángulo inferior a 360º de la polea. Por otra parte, la obtención de la tira de material elastomérico con el surco longitudinal y los huecos transversales puede resultar excesivamente laboriosa.

La patente GB-A-1294524 expone un inserto anular de material elastomérico para recubrir una canal de una polea sobre la que se apoya un cable de alambres metálicos sin que exista tracción entre el cable y la polea, con el fin de disminuir el ruido y proteger el cable. El inserto anular tiene en su periferia circular un surco para soportar el cable y una pluralidad de ranuras transversales distribuidas a lo largo de la circunferencia. En una realización alternativa, el inserto anular está formado por una pluralidad de tacos separados de material elastomérico fijados al fondo de la canal de la polea por unos encajes en forma de cola de milano. En otra realización alternativa, el inserto anular está formado por varios anillos estrechos de materiales elastómeros de diferentes durezas adyacentes en la dirección axial. En cualquier caso, el surco circular tiene una sección transversal en forma de media circunferencia o menos de media circunferencia.

La solicitud de patente internacional WO-A-99/53223 da a conocer una polea que tiene una canal circunferencial dentro de la cual está dispuesta una banda de configuración sándwich compuesta de tres capas concéntricas en la dirección radial, donde la capa interior, la cual está más cercana al centro, y la capa exterior, la cual está más alejada del centro y soporta un cable, son de materiales elastómeros de diferentes características, y la capa intermedia es de un material que proporciona rigidez al conjunto. La capa exterior es de mayor dureza que la capa interior con el fin de crear una superficie de alta resistencia a la abrasión sobre la cual corre el cable, y define un surco circular de sección transversal en forma de una porción de circunferencia sensiblemente inferior a media circunferencia. La capa exterior no tiene ninguna otra configuración encaminada a proporcionar un aumento de la fricción estática y una mayor tracción entre el cable y la polea.

El documento DE-A-10014903 describe un accionamiento para un elevador que incluye una polea conducida alrededor de la cual un cable textil está guiado varias veces abrazando cada vez un ángulo mayor que 180º y menor que 360º. Para ello, la polea conducida tiene en su borde varios surcos circulares paralelos y una polea de guía, la cual es de menor diámetro que la polea conducida y tiene su eje de giro inclinado respecto al eje de giro de la polea conducida, está dispuesta para reenviar el cable de uno de dichos surcos circulares a otro. La polea de guía no es una polea motriz y el cable no tiene porciones cruzadas entre la polea de guía y la polea conducida, de manera que el cable abraza la polea de guía sobre un ángulo inferior a 180º. La polea conducida tiene un núcleo metálico recubierto por un anillo de material elastomérico que forma los surcos circulares paralelos para proporcionar un elevado grado de fricción estática entre el cable y la polea. Sin embargo, los surcos circulares son de sección transversal aproximadamente semicircular y el anillo de material elastomérico no tiene ninguna otra configuración encaminada a proporcionar un aumento de la fricción estática y una mayor tracción entre el cable y la polea.

Son bien conocidas en el mercado poleas para correas de sección transversal trapecial, en las que el surco circular que soporta la correa comprende una embocadura, un fondo, y un par de superficies inclinadas opuestas que convergen hacia el fondo de manera que la correa trapecial tiende a "clavarse" por efecto cuña en el surco de la polea proporcionando un elevado grado de fricción estática y una gran capacidad de tracción entre la correa y la polea. Sin embargo, no se conocen poleas con surco circular de sección transversal trapecial para soportar...

1. Dispositivo de accionamiento para giro relativo de estructuras, del tipo que comprende;

una polea motriz (1) asociada a una primera estructura (30) y montada sobre un árbol (3) accionado por un motor (5);

una polea conducida (2) asociada a una segunda estructura (40) y montada coaxialmente respecto a un eje de referencia (4a); y

al menos un miembro de tracción flexible (6) dispuesto alrededor de al menos parte de dichas poleas motriz y conducida (1, 2),

caracterizado porque:

dicho árbol (3) sobre el que está montada dicha polea motriz (1) está soportado en dicha primera estructura (30);

dicha polea conducida (2) está fijada a dicha segunda estructura (40);

dicho eje de referencia (4a) respecto al cual está montada coaxialmente la polea conducida (2) es un eje de giro relativo entre las primera y segunda estructuras (30, 40);

dicho miembro de tracción flexible (6) abraza la polea motriz (1) por un ángulo mayor que 180º y menor que 360º;

dos tramos (6a, 6b) de dicho miembro de tracción flexible (6) se cruzan en un punto de cruce entre la polea motriz (1) y la polea conducida (2); y

dicho árbol (3) tiene un eje (3a) que está inclinado respecto al eje de referencia (4a) un ángulo (a) suficiente para que dichos dos tramos (6a, 6b) del miembro de tracción (6) flexible no se toquen mutuamente en dicho punto de cruce.

2. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la polea motriz (1) tiene un recubrimiento perimétrico (7) de un material elastomérico con el cual hace contacto el miembro de tracción flexible (6).

3. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el miembro de tracción flexible es un cable (6), y porque dicho recubrimiento perimétrico (7) de la polea motriz (1) define al menos una garganta (8) coaxial con dicho eje (3a) del árbol (3), donde dicha garganta (8) comprende una embocadura, un fondo (8c), y un par de superficies inclinadas opuestas (8a, 8b) que convergen en una dirección radial desde dicha embocadura hasta dicho fondo (8c), estando dichas superficies inclinadas opuestas (8a, 8b) configuradas para actuar como cuña con el fin de permitir, en cooperación con una cierta deformación del material elastomérico, un grado predeterminado de enclavamiento del cable (6) en la garganta (8) y asegurar un predeterminado coeficiente de fricción estática o adherencia entre el cable (6) y las polea motriz (1).

4. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la polea conducida (2) tiene asimismo un recubrimiento perimétrico (9) de un material elastomérico que define al menos una garganta (10) coaxial con el eje de referencia (4a), donde dicha garganta (10) comprende una embocadura, un fondo, y un par de superficies inclinadas opuestas que convergen en una dirección radial desde dicha embocadura hasta dicho fondo, estando dichas superficies inclinadas opuestas configuradas para actuar como cuña con el fin de permitir, en cooperación con una cierta deformación del material elastomérico, un grado predeterminado de enclavamiento del cable (6) en la garganta (10) y asegurar un predeterminado coeficiente de fricción estática o adherencia entre el cable (6) y la polea conducida (2).

5. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque dicho recubrimiento perimétrico (7) de la polea motriz (1) define varias de dichas gargantas (8) paralelas, dicho recubrimiento perimétrico (9) de la polea conducida (2) define varias de dichas gargantas (10) paralelas, y varios de dichos cables (6) están dispuestos alrededor de las poleas motriz y conducida (1, 2), con cada cable (6) acoplado a una de las gargantas (8) de la polea motriz (1) y a una de las gargantas (10) de la polea conducida (2).

6. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el miembro de tracción flexible es un cable (6) con un recubrimiento de material elastomérico (37), y porque la polea motriz (1) define al menos una garganta (38) coaxial con dicho eje (3a) del árbol (3), donde dicha garganta (38) es de un material rígido y comprende una embocadura, un fondo (38c), y un par de superficies inclinadas opuestas (38a, 38b) que convergen en una dirección radial desde dicha embocadura hasta dicho fondo (38c), estando dichas superficies inclinadas opuestas (38a, 38b) configuradas para actuar como cuña con el fin de permitir, en cooperación con una cierta deformación de dicho recubrimiento de material elastomérico (37) del cable (6), un grado predeterminado de enclavamiento del cable (6) en la garganta (38) y asegurar un predeterminado coeficiente de fricción estática o adherencia entre el cable (6) y la polea motriz (1).

7. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la polea conducida (2) define asimismo al menos una garganta coaxial con el eje de referencia (4a), donde dicha garganta es de un material rígido y comprende una embocadura, un fondo, y un par de superficies inclinadas opuestas que convergen en una dirección radial desde dicha embocadura hasta dicho fondo, estando dichas superficies inclinadas opuestas configuradas para actuar como cuña con el fin de permitir, en cooperación con una cierta deformación del recubrimiento de material elastomérico (37) del cable (6), un grado predeterminado de enclavamiento del cable (6) en la garganta y asegurar un predeterminado coeficiente de fricción estática o adherencia entre el cable (6) y la polea conducida (2).

8. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la polea motriz (1) define varias de dichas gargantas (38) paralelas, la polea conducida (2) define varias de dichas gargantas paralelas, y varios de dichos cables (6) con recubrimiento de material elastomérico (37) están dispuestos alrededor de las poleas motriz y conducida (1, 2), con cada cable (6) acoplado a una de las gargantas (38) de la polea motriz (1) y a una de las gargantas de la polea conducida (2).

9. Dispositivo, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque el cable (6) es un cable sinfín de una longitud predeterminada, por lo que el mencionado giro relativo entre las primera y segunda estructuras (30, 40) admite vueltas completas consecutivas en cualquiera de ambas direcciones.

10. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la polea conducida (2) está dividida diametralmente en dos mitades (2a, 2b) instaladas sobre la segunda estructura (40) de manera que pueden ser desplazadas guiadamente la una respecto a la otra en direcciones opuestas con el fin de acercarlas mutuamente una distancia suficiente para permitir la instalación del cable (6) alrededor de las poleas motriz y conducida (1, 2), y alejarlas mutuamente una distancia suficiente para proporcionar una tensión deseada al cable (6).

11. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque al menos una de dichas mitades (2a, 2b) de la polea conducida (2) está asociada a unos medios de regulación que pueden ser operados para efectuar los mencionados movimientos de acercamiento y/o alejamiento mutuo y unos medios de fijación reversibles que pueden ser operados para fijar la correspondiente mitad (2a, 2b) de la polea conducida (2) respecto a la segunda estructura (40) en una posición seleccionada.

12. Dispositivo, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque el cable (6) es un cable finito de una longitud predeterminada con dos extremos fijados a la polea conducida (2) o a la segunda estructura (40), por lo que el giro relativo entre las primera y segunda estructuras (30, 40) admite sólo porciones de vuelta inferiores a una vuelta completa en cualquiera de ambas direcciones.

13. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la polea conducida (2) es un sector de polea que abarca sólo una porción de circunferencia inferior a una circunferencia completa y que está instalado fijamente respecto a la segunda estructura (40).

14. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque al menos uno de dichos extremos del cable (6) está fijado a la polea conducida (2) o a la segunda estructura (40) por medio de un dispositivo tensor.

15. Dispositivo, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un dispositivo limitador de par (11) está dispuesto entre la polea motriz (1) y el árbol (3).

16. Seguidor solar, del tipo que comprende una columna (23) para ser fijada al suelo, un soporte giratorio (24) instalado sobre dicha columna (23) de manera que puede girar alrededor de un eje vertical (V), y un bastidor basculante (25) instalado sobre dicho soporte giratorio (24) de manera que puede pivotar alrededor de un eje horizontal (H), soportando el bastidor basculante (25) un dispositivo captador de energía solar, caracterizado porque comprende un primer dispositivo de accionamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes para accionar giros del soporte giratorio (24) alrededor del eje vertical (V) respecto a la columna (23) con el fin de efectuar una orientación azimutal de dicho dispositivo captador de energía solar, y/o un segundo dispositivo de accionamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes para accionar giros del bastidor pivotante (25) alrededor del eje horizontal (H) respecto al soporte giratorio (24) con el fin de efectuar una orientación cenital del dispositivo captador de energía solar.