Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar.

Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar.

Dispositivo compuesto por una pieza de conexión entre módulos consecutivos de ejes de espejos longitudinales, que apoya en una pieza de ajuste, que a su vez descansa en la pieza de base, que está enraizada en su cimentación. La pieza de conexión es un cilindro hueco en el que se inscriben el prisma de torsión del primer módulo, seguido longitudinalmente por el segundo prisma, también inscrito, así como dos placas diametrales idénticas, cuyo espesor coincide con el del sustrato del espejo en el eje, y un prisma simétrico en el otro semiespacio del cilindro; quedando todo hecho uno en la pieza de conexión, lo que asegura el mismo giro en los módulos consecutivos, que están equilibrados para el giro merced a un contrapeso incorporado a la pieza de conexión.

DISPOSITIVO DE SUJECiÓN DE ESPEJOS GIRATORIOS PARA CONCENTRACiÓN DE LA RADIACiÓN SOLAR

SECTOR DE LA TÉCNICA

La invención se encuadra en el campo de las centrales de energía solar que requieren concentración de la radiación originaria, que en este caso es reflejada por una serie de espejos longitudinales cuyos ejes más largos son horizontales o levemente inclinados, y orientables en sentido transversal por girar alrededor de un eje longitudinal, que coincide virtualmente con una recta de la superficie del espejo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

La invención tiene antecedentes inmediatos, particularmente en la patente ES2345427 B2, que trata de un Dispositivo concentrador de la radiación solar, con espejos longitudinales, rotativos alrededor de su eje más largo, siendo estos ejes paralelos entre sí y paralelos a su vez a la cara activa del receptor en su sentido longitudinal. El primer inventor de dicha patente es el mismo que firma la presente solicitud.

En el citado documento se analizan varios otros antecedentes de este tipo de montaje, que simplemente se reseñan aquí, pues se refieren a la configuración del campo de espejos, pero ninguno aborda con detalle constructivo los dispositivos que sujetan a los espejos, al mismo tiempo que les permiten girar libremente sobre su eje de giro. Como patentes clásicas cabe citar las WO 99/42765, BE 1 013 565 A3 Y BE 1 013 566 A3; Y como patentes más recientes las WO 2009/029277 A2 Y 2009/023063 A2; Y otras patentes reseñables son WO 2006/000834 A 1, WO 02/12799 A2, WO 02/12799 A2 Y EP2161516 A1. Como otros antecedentes directos, de los cuales también es inventor el solicitante, cabe citar las patentes ES2346629 y ES2356221, estando esta última dedicada al seguimiento solar en su trayectoria diurna, manteniendo el enfoque de la radiación reflejada sobre el receptor, pero sin aportar datos sobre los apoyos de los ejes de los espejos.

PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER

Para efectuar correctamente el enfoque al sol con los sistemas Fresnel longitudinales de reflexión, es imprescindible que los espejos giren alrededor de un eje que, como se ha anticipado, coincida con una recta longitudinal en la superficie específicamente especular. Pero a su vez los espejos están hechos por módulos longitudinales sucesivos, que deben compartir virtualmente el eje, que a su vez debe tener un soporte mecánico real para que gire el conjunto.

Por tanto, el problema a resolver es dotar a los espejos de unos ejes y a los ejes de unos apoyos, con los que se cumplan las prescripciones de movimiento del espejo y de su eje, en los sucesivos módulos que lo constituyan. Téngase en cuenta que los espejos pueden tener varios cientos de metros, y los módulos 10m de longitud o así, por lo que se requieren varios dispositivos que soporten los módulos por sus extremos, y a su vez den continuidad al eje, que lógicamente no puede tener una luz de varios centenares de metros, y necesita apoyos intermedios, que conformen un dispositivo que cumpla las exigencias presentadas.

EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN

La invención comprende una pieza base o pie del apoyo, rematada superiormente por una pieza de ajuste en forma semi-cilíndrica de sección semicircular, sobre la que descansa la pieza de conexión, que es de forma cilíndrica circular, dentro de la cual quedan ensamblados los siguientes elementos:

prisma de torsión del módulo anterior al apoyo considerado, contados dichos módulos en el sentido de su montaje, siendo este prisma de sección cuadrada o rectangular, con hueco interior; y estando la base del espejo solidariamente unida a él por una de las caras del prisma, que denominamos cara superior;

prisma de torsión del módulo siguiente al apoyo considerado, de características iguales al prisma anterior, o primer prisma y que se extiende en su prolongación;

placa diametral dispuesta sobre ambos prismas de torsión, coincidiendo la cara superior de dicha placa con el diámetro horizontal de la pieza de conexión, cuando los prismas de torsión están en la posición de referencia, que es la posición de mantener cara arriba a los módulos de espejos, teniendo dicha placa diametral un espesor coincidente con el de la placa base o sustrato del espejo en el punto medio de éste:

placa simétrica diametral, del mismo espesor que la placa diametral, y ubicada encima de ella en la posición de referencia;

prisma simétrico, de sección recta igual a la de los prismas de torsión ya dichos, ubicado este prisma simétrico encima de la placa simétrica diametral, en la posición de referencia;

siendo las longitudes del prisma simétrico y de las placas diametrales iguales a la longitud de la pieza de conexión, con una holgura de más o de menos cinco por ciento;

quedando los prismas de torsión, más las placas diametrales, más el prisma simétrico, inscritos en la cara interior de la pieza de conexión, y solidarios a ella por sus vértices, bien por soldadura, bien por adhesivo, según la naturaleza de las piezas, seleccionada entre metálica, plástica, de fibra de vidrio u otras fibras y materiales compuestos.

Todas las piezas inscritas en la pieza de conexión y la propia pieza de conexión van taladradas en sentido vertical, medido tal sentido en la posición de referencia, al menos por dos conjuntos de taladros coincidentes, siendo atravesado cada uno de dichos conjuntos de taladros por un pasador que cruza de arriba abajo, y que está aferrado por cada extremo a la cara exterior de la pieza de conexión, mediante rosca de apriete con su arandela de presión.

En la parte superior de al menos un taladro en cada extremo, estando en posición de referencia, se ubica un contrapeso sobre la cara exterior de la pieza de conexión, estando dicho contrapeso también taladrado, y aferrado por la rosca de apriete superior del pasador correspondiente, que aferra por tanto sobre el contrapeso, que a su vez presiona sobre la cara exterior de la pieza de conexión.

La masa del contrapeso y la distancia de su centro de masas hasta el eje de giro del sistema, que es el eje del cilindro que constituye la pieza de conexión, es tal que su producto iguala al producto de la mitad de la masa del módulo anterior de espejo, incluyendo todos los elementos suspendidos con el prisma de torsión, y el propio prisma, multiplicada dicha masa por la distancia en perpendicular desde el centro de masas de esa determinada masa suspendida, hasta el eje de giro del sistema, que coincide con el eje de giro del espejo.

Alrededor de la cara exterior de la pieza de conexión se aferra un anillo o aleta de zunchado, solidaria a la propia pieza de conexión por soldadura o cordón adhesivo.

La pieza de conexión descansa y puede girar sobre la parte semicircular de la pieza de ajuste, que dispone de una ranura transversal en la que se aloja el anillo o aleta de zunchado, conteniendo dicha pieza de ajuste unos rodillos con eje longitudinal, sobre los cuales descansa verdaderamente la pieza de conexión por su cara exterior, pudiendo dichos rodillos girar libremente a medida que rota sobre ellos la pieza de conexión.

En uno de los vértices interiores del prisma simétrico se ubica un tubo de diámetro del orden del milímetro, que constituye la mirilla de colimación longitudinal de los dispositivos de sustentación del eje.

La pieza de ajuste es solidaria con la pieza base o pie de apoyo, teniendo en uno de los lados de su forma semicircular un mecanismo de sustentación con giro alrededor de un bulón encastrado en la pieza base, y que hace de eje del pequeño giro que se realiza para ajustar la altura de la pieza de ajuste al nivel dado por la colimación longitudinal de los ejes de los módulos; estando dicha pieza de ajuste sustentada en la pieza base por el otro extremo, mediante un vástago pasante atornillado, que cruza ambas piezas a través de unas ranuras verticales, quedando aferrado el vástago por sus extremos cuando se alcanza la altura que produce la colimación de los ejes, testificada por un haz de luz láser; complementando la sustentación por medio de un clavo pasador que se ubica a través de los orificios correspondientes practicados en las paredes verticales de la pieza de ajuste y de la pieza base.

Cuando es muy grande el momento flector en el apoyo, que en...

-Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar, aplicable a un conjunto de espejos (7) ligeramente cóncavos hacia arriba, paralelos entre sí, de geometría marcadamente longitudinal, esto es, con una longitud mucho mayor que su anchura, cada uno de ellos giratorio alrededor de su eje de simetría longitudinal (10) , que a su vez es el eje del sistema físico con el que los espejos se asientan sobre los pilares (9) que, cada cierto trecho de longitud, se enclavan en el suelo y soportan cada uno rígidamente a su correspondiente dispositivo de sujeción, caracterizado por que cada dispositivo comprende una pieza base o pie del apoyo, rematada superiormente por una pieza de ajuste en forma semi-cilíndrica de sección semicircular, sobre la que descansa la pieza de conexión, que es de forma cilíndrica circular, dentro de la cual quedan ensamblados los siguientes elementos,

prisma de torsión del módulo anterior al apoyo considerado, contados dichos módulos en el sentido de su montaje, siendo este prisma de sección cuadrada o rectangular, con hueco interior; y estando la base del espejo solidariamente unida a él por una de las caras del prisma, que denominamos cara superior;

prisma de torsión del módulo siguiente al apoyo considerado, de características iguales al prisma anterior, o primer prisma, y que se extiende en su prolongación;

placa diametral dispuesta sobre ambos prismas de torsión, coincidiendo la cara superior de dicha placa con el diámetro horizontal de la pieza de conexión, cuando los prismas de torsión están en la posición de referencia, que es la posición de mantener cara arriba a los módulos de espejos, teniendo dicha placa diametral un espesor coincidente con el de la placa base o sustrato del espejo en el punto medio de éste:

placa simétrica diametral, del mismo espesor que la placa diametral, y ubicada encima de ella en la posición de referencia; prisma simétrico, de sección recta igual a la de los prismas de torsión ya dichos, ubicado este prisma simétrico encima de la placa simétrica diametral, en la posición de referencia;

siendo las longitudes del prisma simétrico y de las placas diametrales iguales a la longitud de la pieza de conexión, con una holgura de más o de menos cinco por ciento;

quedando los prismas de torsión, más las placas diametrales, más el prisma simétrico, inscritos en la cara interior de la pieza de conexión, y solidarios a ella por sus vértices, bien por soldadura, bien por adhesivo, según la naturaleza de las piezas, seleccionada entre metálica, plástica, de fibra de vidrio u otras fibras y materiales compuestos.

-Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar, según reivindicación primera, caracterizado porque todas las piezas inscritas en la pieza de conexión y la propia pieza de conexión van taladradas en sentido vertical, medido tal sentido en la posición de referencia, al menos por dos conjuntos de taladros coincidentes, siendo atravesado cada uno de dichos conjuntos de taladros por un pasador que cruza de arriba abajo, y que está aferrado por cada extremo a la cara exterior de la pieza de conexión, mediante rosca de apriete con su arandela de presión.

-Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar, según cualquiera de las reivindicaciones primera y segunda, caracterizado porque en la parte superior de al menos un taladro en cada extremo, estando en posición de referencia, se ubica un contrapeso sobre la cara exterior de la pieza de conexión, estando dicho contrapeso también taladrado, y aferrado por la rosca de apriete superior del pasador correspondiente, que aferra por tanto sobre el contrapeso, que a su vez presiona sobre la cara exterior de la pieza de conexión; siendo la masa del contrapeso y la distancia desde su centro de masas al eje de giro del sistema, que es el eje del cilindro que constituye la pieza de conexión, tal que su producto iguala al producto de la mitad de la masa del módulo anterior de espejo, incluyendo todos los elementos suspendidos con el prisma de torsión, y el propio prisma, multiplicada dicha masa por la distancia en perpendicular desde el centro de masas de esa determinada masa suspendida, hasta el eje de giro del sistema, que coincide con el eje de giro del espejo.

-Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar, según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que alrededor de la cara exterior de la pieza de conexión se aferra un anillo o aleta de zunchado, solidaria a la propia pieza de conexión por soldadura o cordón adhesivo.

- Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar, según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pieza de conexión descansa y puede girar sobre la parte semicircular de la pieza de ajuste, que dispone de una ranura transversal en la que se aloja el anillo o aleta de zunchado, conteniendo dicha pieza de ajuste unos rodillos con eje longitudinal, sobre los cuales descansa verdaderamente la pieza de conexión por su cara exterior, pudiendo dichos rodillos girar libremente a medida que rota sobre ellos la pieza de conexión.

-Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en uno de los vértices interiores del prisma simétrico se ubica un tubo de diámetro del orden del milímetro, que constituye la mirilla de colimación longitudinal de los dispositivos de sustentación del eje.

-Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pieza de ajuste es solidaria con la pieza base o pie de apoyo, teniendo en uno de los lados de su forma semicircular un mecanismo de sustentación con giro alrededor de un buIón encastrado en la pieza base, y que hace de eje del pequeño giro que se realiza para ajustar la altura de la pieza de ajuste al nivel dado por la colimación longitudinal de los ejes de los módulos; estando dicha pieza de ajuste sustentada en la pieza base por el otro extremo, mediante un vástago pasante atornillado, que cruza ambas piezas a través de unas ranuras verticales, quedando aferrado el vástago por sus extremos cuando se alcanza la altura que produce la colimación de los ejes, testificada por un haz de luz láser; complementando la sustentación por medio de un clavo pasador que se ubica a través de los orificios correspondientes practicados en las paredes verticales de la pieza de ajuste y de la pieza base.

-Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar, según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que la pieza de base se hace de dos pares de patas, los contrapesos se ubican en el centro de la pieza de conexión, aferrados al anillo de zuncho, y los rodillos se ubican al exterior de los contrapesos por cada lado, utilizando un vástago pasador para fijar la pieza de ajuste a la de base, una vez

verificada la colimación.

-Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar, según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pieza de conexión desliza, en su giro de seguimiento al sol, sobre sendas pistas de rodadura fijas en los extremos longitudinales de la pieza de ajuste, que se aferra a la pieza base mediante un vástago pasador, sin existir rodillos en esta variante.

O -Dispositivo de sujeción de espejos giratorios para concentración de la radiación solar, según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pieza de conexión, el contrapeso, el prisma simétrico,

las placas diametrales y los dos prismas de torsión son atravesados y aferrados por un único vástago pasador central, sin existir anillo de zuncho en esta variante.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

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I ! 11 II

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Figura 5

Figura 6

Figura 7

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Figura 8

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Figura 9

Figura 10