Sistema de soporte y giro de espejos longitudinales mediante combinación de apoyos fijos y apoyos rotativos.

Sistema de soporte y giro de espejos longitudinales mediante combinación de apoyos fijos y apoyos rotativos.

Cada espejo está estructurado longitudinalmente por módulos, que se soportan en los extremos por bujes rotativos de piezas machihembradas, que descansan sobre pilares firmes, existiendo hacia mitad del vano un elemento sustentador que proporciona además el giro correcto de todos los espejos, y está constituido por un biciclo de ruedas cuyos ejes están fijos respecto del suelo, que hacen girar a unos largueros horizontales provistos de brazos perpendiculares, que a su vez aferran a los espejos por el exterior de su marco, y los giran y los mantienen en posición adecuada para la concentración de la radiación.

Sistema de soporte y giro de espejos longitudinales mediante combinación de apoyos fijos y apoyos rotativos.

SECTOR DE LA TÉCNICA

La invención se encuadra en el campo de los colectores de energía solar que usan espejos longitudinales cuyos ejes más largos son horizontales o levemente inclinados, pudiendo corresponder los espejos a una misma parábola en su sección recta, por lo que se denominan cilindro-parabólicos; o pudiendo fraccionarse la superficie reflectiva en un conjunto de franjas longitudinales cada una de las cuales corresponde a un perfil parabólico distinto, teniendo todos los espejos o franjas de espejos una misma línea focal, que es donde se sitúa el receptor de la radiación concentrada. De manera particularmente útil se aplica la invención a este último caso, de franjas de espejos que se denominan Fresnel de reflexión. Dichos espejos son giratorios alrededor de su eje longitudinal, pero deben mantener su forma y rigidez en cualquier posición de trabajo, o giro alrededor de su eje.

PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El problema consiste en configurar un sistema mecánico estructural de soporte de los espejos que sea rígido en cualquiera de sus posiciones de funcionamiento, y que sea barato, lo cual ingenierilmente se concreta en tres principios de diseño: que requiera poco material, que éste tenga precios unitarios bajos, y que sea fácil de ensamblar o montar.

Hay un alto número de documentos, tanto científicos como de propiedad industrial, que divulgan montajes de concentradores de espejos orientables con configuración longitudinal, pero como antecedentes directos existen una serie de documentos elaborados por el propio inventor de esta solicitud, que a su vez contienen referencias a otros documentos que describen el estado del arte. En primer lugar se ha de mencionar la patente ES2345427 B2 (P201000644) que divulga un dispositivo concentrador de la radiación tipo Fresnel de reflexión. Igualmente hay que reseñar el documento ES2396666 A1 (P201201260) que divulga unos apoyos específicos también para concentradores de la radiación tipo Fresnel de reflexión.

Por último se ha de citar la patente ES2356221 B2 (P201001579) que presenta una metodología de enfoque de los espejos que aprovecha las propiedades de la óptica de reflexión Fresnel, que también son la base de esta invención, que en forma y funcionalidad es totalmente distinta a las referenciadas.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Como fundamento esencial de la invención hay que invocar la propiedad de óptica geométrica que indica que todas las líneas paralelas de espejos, enfocadas sobre una misma línea o banda focal, giran con la misma velocidad de rotación, que en cada momento es la mitad de la velocidad angular de la proyección del sol sobre un plano perpendicular a los ejes de los espejos; aunque los espejos rotan con diferente desfase, que es siempre el mismo, y entre dos líneas o bandas de espejos cualesquiera, el desfase entre ellos es la mitad del ángulo formado por las visuales desde el receptor a los dos espejos en cuestión, en un plano perpendicular a los ejes de los espejos.

Así mismo cabe precisar que un módulo de espejo está constituido por un marco perimetral donde apoya y queda firmemente fijado el espejo (usando cola de silicona, por ejemplo), pudiendo estar el marco reforzado por la parte posterior del espejo. El marco es una pieza

rectangular alargada, a la que se fijan en el centro de sus extremos longitudinales unas piezas que sirven para soportar los módulos de espejo.

La invención consiste en estructurar cada espejo en módulos longitudinales que comparten un mismo eje de giro, que como tal eje es un ente geométrico, pero se materializa en una sucesión de soportes de buje, de dos familias diferentes que se suceden en un extremo y otro de cada módulo, más un brazo de posición que actúa a mitad de módulo, haciéndolo girar el ángulo exacto que requiere el enfoque al sol en cada momento, y que como tal brazo se extiende perpendicularmente desde un larguero motriz al cual es fijamente solidario el brazo por un extremo, estando su otro extremo agarrado, por un cierre en brazalete, a un enganche fijo de la estructura del módulo de espejo, girando el enganche en el interior del brazalete, y moviéndose con dicho brazalete y su brazo de posición al moverse el larguero, lo que hace que se mueva toda la estructura del espejo, y el propio espejo, rotando alrededor del eje de giro, que es la línea imaginaria que pasa por los centros geométricos de los dos soportes de bujes que hay, uno en cada extremo longitudinal del módulo, teniendo los soportes una estructura interior machihembrada, por lo que todos los módulos tienen en uno de sus extremos una pieza macho, y en el otro extremo una pieza hembra, encajando dentro de cada buje la pieza macho del extremo macho del módulo anterior en el interior de la pieza hembra del módulo siguiente, quedando sin holguras el encaje entre piezas macho y hembra dentro de un buje, o como mucho una holgura de giro menor de 5 mili-radianes, y preferiblemente, menor que 1.

Todos los brazos de un mismo larguero tienen la misma altura, y acaban en su parte superior en el brazalete que lo aferra, firmemente pero con giro, a la pieza física de la estructura del espejo que cubre todo el arco de circunferencia que coincide con el ángulo de desfase de dicho espejo respecto del espejo en el cual la abrazadera de brazalete aferra al canto del espejo justo a la altura del espejo.

El movimiento del larguero motriz y de sus brazos de posición se realiza en un plano perpendicular a los ejes de giro, desplazándose dicho larguero paralelo a sí mismo, como consecuencia de ser solidario, a través de sendas uniones de bulones giratorios, a una cara de las circunferencias exteriores de dos ruedas que giran en un plano también perpendicular a los ejes de los espejos, siendo la recta imaginaria que une entre sí los centros de las ruedas, o recta inter-centros, paralela a la recta virtual de unión de los centros de giro de los ejes de los espejos, en el plano en el que giran las ruedas; estando los ejes de las ruedas soportados en cojinetes encastrados en la parte superior de una horquilla o doble pata asentada firmemente en el suelo.

El conjunto biciclo, o de las dos ruedas más el larguero motriz y los brazos de posición, se mueve solidariamente merced a un mecanismo de accionamiento de giro que actúa sobre una de las ruedas, bien como un tornillo sinfín que engrana sobre una entalladura de engranaje en la rueda, bien con un piñón de ataque de un motor eléctrico, bien por una correa de transmisión, u otro método de hacer girar una rueda.

Un conjunto biciclo puede accionar el giro de una pluralidad de espejos paralelos, con la limitación intrínseca de que los ejes de los espejos en cuestión estén en línea recta en el plano de giro de las ruedas, que es perpendicular a los ejes de los espejos.

Para dotar de mayor estabilidad al conjunto biciclo, una variante de la invención consiste en disponer un larguero en cada cara de las ruedas del biciclo. Esta disposición tiene a su vez dos variantes, según los brazos de los dos largueros enganchen al mismo lado largo del marco del espejo, o a lados opuestos.

En todo caso la rigidez mecánica del conjunto mejora sustancialmente si se ubican un par de ruedas paralelas e ¡guales por cada una de las dos ruedas originales del biciclo, con la ventaja adicional de disponer de cuatro caras en las ruedas, en las que se pueden montar los correspondientes largueros motrices con sus brazos de posición, y lograr mayor estabilidad y precisión al enfocar.

La invención se aplica a cualquier conjunto de franjas de espejos paralelos, sea del tipo que sea la forma geométrica de la sección recta de su espejo, siempre y cuando los puntos de corte de los ejes con un plano perpendicular a dichos ejes estén en una misma recta.

La invención es aplicable a cualquier montaje de espejos con eje longitudinal, tanto si los ejes van en sentido Este-Oeste (en adelante, EW) como Norte-Sur (en adelante, NS).

La invención se aplica cuando los ejes de los espejos configuran virtualmente un plano horizontal, y también es aplicable cuando la disposición de los ejes de los espejos tiene inclinación, tanto si es longitudinal, como transversal, o ambas.

EXPLICACIÓN DE LAS FIGURAS

Las figuras, en general, no están a escala, pues los tamaños relativos de los elementos son muy dispares; pero son representativas de la invención y de sus principios de funcionamiento.

La figura 1 muestra un esquema, en sección recta, del dispositivo de concentración mediante franjas de espejos, o montaje Fresnel de reflexión.

La figura 2 muestra...

â?" Sistema de soporte y giro de espejos longitudinales mediante combinación de apoyos fijos y apoyos rotativos, estando dichos espejos divididos en módulos consecutivos, caracterizado por que dichos módulos longitudinales comparten un mismo eje de giro, que como tal eje es un 5 ente geométrico (17) , pero se materializa en una sucesión de soportes de buje (8) , de dos familias diferentes que se suceden en un extremo y otro de cada módulo, más un brazo de posición (20) que actúa a mitad de módulo, haciéndolo girar el ángulo exacto que requiere el enfoque al sol en cada momento, y que como tal brazo se extiende perpendicularmente desde un larguero motriz al cual es fijamente solidario el brazo por un extremo, estando su otro 10 extremo agarrado, por un cierre en brazalete (27) , a un enganche fijo de la estructura del módulo de espejo, girando el enganche en el interior del brazalete, y moviéndose con dicho brazalete y su brazo de posición al moverse el larguero, lo que mueve a toda la estructura del espejo, y el propio espejo, rotando alrededor del eje de giro, que es la línea imaginaria que pasa por los centros geométricos de los dos soportes de bujes (8) que hay, uno en cada 15 extremo longitudinal del módulo, teniendo dichos soportes de buje una estructura interior machihembrada (15) , (16) , por lo que todos los módulos tienen en uno de sus extremos una pieza macho, y en el otro extremo una pieza hembra, encajando dentro de cada buje la pieza macho del extremo macho del módulo anterior en el interior de la pieza hembra del módulo siguiente, quedando sin holguras el encaje entre piezas macho y hembra dentro de un buje, o 20 como mucho una holgura de giro menor de 5 mili-radianes; y el movimiento del larguero motriz (21) y de sus brazos de posición se realiza en un plano perpendicular a los ejes de giro, desplazándose dicho larguero paralelo a sí mismo, como consecuencia de ser solidario, a través de sendas uniones de bulones giratorios, a una cara de las circunferencias exteriores de dos ruedas (19) que giran en un plano también perpendicular a los ejes de los espejos, siendo 25 la recta imaginaria que une entre sí los centros de las ruedas, o recta inter-centros (32) , paralela a la recta virtual de unión de los centros de giro de los ejes de los espejos (31) , en el plano en el que giran las ruedas; estando los ejes de las ruedas (25) soportados en cojinetes encastrados en la parte superior de una horquilla o doble pata (26) asentada firmemente en el suelo; siendo además el radio de la circunferencia exterior de la rueda (19) y más exactamente 30 el radio donde se ubica el punto central de la unión roblonada (22) de la rueda con el larguero motriz (21) , igual al radio de la circunferencia (30) que describen los extremos de la estructura de soporte del espejo, cuando éste gira; y todos los brazos de un mismo larguero tienen la misma altura, y acaban en su parte superior en el brazalete que lo aferra, firmemente pero con giro, a la pieza física (28) de la estructura del espejo que cubre todo el arco de circunferencia 35 que coincide con el ángulo de desfase de dicho espejo respecto del espejo en el cual la abrazadera de brazalete aferra al canto del espejo justo a la altura del espejo.

â?" Sistema de soporte y giro de espejos longitudinales mediante combinación de apoyos fijos y apoyos rotativos, según reivindicación primera, caracterizado por que el conjunto biciclo, o 40 de las dos ruedas (19) más el larguero motriz (21) y los brazos de posición (20) , se mueve solidariamente merced a un mecanismo de accionamiento de giro que actúa sobre una de las ruedas, bien como un tornillo sinfín (23) que engrana sobre una entalladura de engranaje en la rueda, bien con un piñón de ataque de un motor eléctrico, bien por una correa de transmisión, u otro método de hacer girar una rueda; y dicho conjunto biciclo puede accionar el giro de una 45 pluralidad de espejos paralelos (5) , con la limitación intrínseca de que los ejes de los espejos en cuestión estén en línea recta en el plano de giro de las ruedas (19) , que es perpendicular a los ejes de los espejos (17) .

â?" Sistema de soporte y giro de espejos longitudinales mediante combinación de apoyos fijos 50 y apoyos rotativos, según reivindicación primera o segunda, caracterizado por que se dispone de un larguero en cada cara de las ruedas del biciclo; lo cual se aplica según dos variantes,

según los brazos (20) de los dos largueros enganchen al mismo lado largo del marco (11) del espejo, o a lados opuestos.

â?" Sistema de soporte y giro de espejos longitudinales mediante combinación de apoyos fijos y apoyos rotativos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que 5 se ubican un par de ruedas paralelas e iguales por cada una de las dos ruedas originales del biciclo, disponiéndose de cuatro caras en cada par de ruedas, y en dichas caras se montan los correspondientes largueros motrices con sus brazos de posición.

- Sistema de soporte y giro de espejos longitudinales mediante combinación de apoyos fijos y 10 apoyos rotativos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada rueda del sistema motriz se estructura como conjunto de radios con la longitud igual a la del radio de giro de los espejos, con o sin poligonales que hagan de apotemas del polígono así formado con los radios, estando las uniones roblonadas giratorias situadas exactamente, en su punto central, con un radio de giro igual al de la rotación del espejo. 15

- Sistema de soporte y giro de espejos longitudinales mediante combinación de apoyos fijos y apoyos rotativos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la invención es aplicable a cualquier montaje de espejos con eje longitudinal, tanto si los ejes van en sentido Este-Oeste como Norte-Sur. 20

- Sistema de soporte y giro de espejos longitudinales mediante combinación de apoyos fijos y apoyos rotativos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la invención se aplica cuando los ejes de los espejos configuran virtualmente un plano horizontal, y también se aplica cuando la disposición de los ejes de los espejos tiene inclinación, tanto si 25 es longitudinal, como transversal, o ambas; siendo imprescindible que los puntos de corte de los ejes con un plano perpendicular a dichos ejes, estén en una misma recta.