專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)光伏組件或類似設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)的拉索裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的拉索裝置(Seilwerk)，所述拉索裝置用于旋轉(zhuǎn)光伏組件或類似設(shè)備(如太陽能集熱器或太陽能板)的支撐結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
部分光伏組件被安裝在隨太陽繞單軸或雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)上。這種可動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)(其相對于牢固固定的支撐結(jié)構(gòu)稱為“可動(dòng)者”(“Mover”))的主要優(yōu)勢是，在光伏組件有效表面積相同的情況下可獲得更高的發(fā)電量。對于安放在戶外的具有更大表面積的光伏組件來說，另有一個(gè)特別的問題，即傳遞到調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的風(fēng)力，在將被考慮到的不利條件下會(huì)對所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)造成過大的負(fù)荷。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要通過氣缸、齒輪、螺桿或類似零件來驅(qū)動(dòng)，事實(shí)上這樣的結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同缺點(diǎn)，即由風(fēng)力產(chǎn)生的扭矩通過相對較短的力臂吸收，導(dǎo)致在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自身以及固定部位都產(chǎn)生大的作用力。因此需要發(fā)明這樣一種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其在可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)上的作用點(diǎn)盡可能的向外延伸，但是保證調(diào)節(jié)元件的尺寸不會(huì)過大。有一種可能的方案，即通過固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)上的調(diào)節(jié)拉索或同類可彎曲的牽引元件來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功能。已知這一類型的系統(tǒng)，但它們的缺點(diǎn)在于，必須使用與轉(zhuǎn)軸同心并且與要轉(zhuǎn)動(dòng)的支架連接的弓形部件，并且在一側(cè)纏繞調(diào)節(jié)拉索而相應(yīng)的另一側(cè)展開調(diào)節(jié)拉索。只有使用這種幾何構(gòu)架，才可保證在使用傳統(tǒng)連續(xù)絞盤維持調(diào)節(jié)拉索的運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)被纏繞起來的拉索與被展開的拉索長度相同。如前面提到的，由于靜力學(xué)方面的原因，調(diào)節(jié)拉索的作用點(diǎn)之間必須相隔盡可能遠(yuǎn)的距離。在現(xiàn)有的解決方案中，這個(gè)距離相當(dāng)于隨支架轉(zhuǎn)動(dòng)的弓形部件的直徑，因此這類調(diào)節(jié)裝置可能會(huì)有大的尺寸。這種傳統(tǒng)解決方案還有另外一個(gè)缺點(diǎn)，由于調(diào)節(jié)拉索纏繞或展開于弓形部件上，使得操作調(diào)節(jié)拉索的絞盤必須固定在與具有弓形部件那一側(cè)相背的一偵U。這通常意味著增加了制造難度，因?yàn)檎{(diào)節(jié)裝置與轉(zhuǎn)動(dòng)部件無法整合為一體。美國公開文獻(xiàn)US2010/018566描述了一種轉(zhuǎn)換為光伏電流的設(shè)備。其包括:一個(gè)或多個(gè)充入輕于空氣的氣體的氣球，底面上帶有一塊或多塊太陽能板；一塊或多塊由一個(gè)或多個(gè)氣球固定的太陽能板，其中，一個(gè)或多個(gè)氣球固定于一塊或多塊太陽能板上，其中如此提供重力，通過一端固定在一塊或多塊太陽能板上并利用第二端固定在底面上，其中用于調(diào)節(jié)一塊或多塊能量板的充電檢測設(shè)備與電池系統(tǒng)相連；以及用于充電的電池系統(tǒng)。這個(gè)預(yù)公開的文獻(xiàn)所描述的拉索系統(tǒng)以氣球?yàn)橹谓Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了太陽能板的跟蹤，并且不需要平衡拉索的長度。而歐洲專利0114240介紹了一種沿例如應(yīng)用太陽能技術(shù)的接受器或反射器等的弧形軌道精確或近似跟蹤設(shè)備的軌跡追蹤裝置。其中，設(shè)備的運(yùn)動(dòng)繞兩個(gè)軸進(jìn)行，通過具有隨動(dòng)鉸接點(diǎn)的至少一個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，使得繞第二軸的運(yùn)動(dòng)由繞第一軸的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)制帶動(dòng)完成。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)繞相對于主運(yùn)動(dòng)靜止的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。此鉸接點(diǎn)位于設(shè)備的第一軸之外，兩個(gè)軸在此處相交，并且固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，使得隨動(dòng)鉸接點(diǎn)以兩軸交點(diǎn)為中心做圓周運(yùn)動(dòng)。軸交點(diǎn)與靜止的鉸接點(diǎn)之間的連線與地軸或跟蹤目標(biāo)的軌道的表面法線精確或者近似平行。此軌跡追蹤裝置結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并且其只靠一軸承載的設(shè)計(jì)會(huì)使在支撐結(jié)構(gòu)方面成本過高并且難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服傳統(tǒng)拉索裝置的缺點(diǎn)，提供一種簡單、且拉索端部作用點(diǎn)盡可能相隔較遠(yuǎn)的調(diào)節(jié)裝置建議方案。根據(jù)本發(fā)明，上述目的由根據(jù)權(quán)利要求1特征部分所述的拉索裝置實(shí)現(xiàn)。所述拉索裝置的組成如下:支撐結(jié)構(gòu)，建議采用如支桿或者支撐框架的形式，其能夠繞第一軸鉸接于基座結(jié)構(gòu)上；在所述支撐結(jié)構(gòu)的兩端各安裝有用于拉索的、可旋轉(zhuǎn)的變向滑輪；拉索的一端固定于基座結(jié)構(gòu)的一個(gè)位置，同時(shí)拉索的另一端固定于基座結(jié)構(gòu)上與第一位置相隔一定距離的第二位置；在兩個(gè)變向滑輪之間拉索可纏繞或可展開在垂直于第一軸的卷筒上，拉索可相對于卷筒的軸以某一纏繞直徑進(jìn)行纏繞和展開。在優(yōu)選實(shí)施方案中，所述卷筒具有主體，所述主體的形狀為向卷筒兩端逐漸變細(xì)并且具有容納拉索的螺旋狀的槽。在一種變型方案中，以支桿或與各支桿相連的承載面作為支撐結(jié)構(gòu)，由拉索來實(shí)現(xiàn)所述支桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。所述拉索繞過支桿兩端的變向滑輪，其一端被固定在固定位置上，并由位于所述兩個(gè)變向滑輪中間且固定于可旋轉(zhuǎn)的支桿上的絞盤驅(qū)動(dòng)。被絞盤纏繞的拉索長度與展開的拉索長度之間的比例是可變的，所述比例與任意位置下一個(gè)可變滑輪的軸到拉索一端的固定位置之間范圍內(nèi)的拉索長度變化或與另一可變滑輪的軸到拉索另一端的固定位置之間范圍內(nèi)的拉索長度變化成比例地對應(yīng)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，前述在絞盤上被纏繞的拉索段與被展開的拉索段之間變化的比例可通過拉索卷筒來實(shí)現(xiàn)。所述拉索卷筒上螺旋狀布置的拉索槽的直徑，與支桿在每個(gè)位置下的幾何學(xué)比例相對應(yīng)。所述拉索可以是整根連續(xù)纏繞，或者也可以在卷筒區(qū)域分為兩部分并各自將其一段夾在卷筒處。在另一使用連續(xù)絞盤和拉索卷筒的實(shí)施方案中，使用彈簧加壓的張緊輪將拉索纏繞線圈(優(yōu)選其中心)向外拉伸，由此可以平衡調(diào)節(jié)過程中拉索環(huán)總長度的變化，同時(shí)整個(gè)拉索系統(tǒng)獲得一定范圍的預(yù)張力。根據(jù)本發(fā)明的拉索裝置的其他特征和細(xì)節(jié)由權(quán)利要求書和對優(yōu)選實(shí)施方案的描述可知。附示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案。


圖1是光伏組件支撐結(jié)構(gòu)的透視示意圖；圖2是圖1的細(xì)節(jié)展示；圖3是可變直徑的連續(xù)絞盤。
具體實(shí)施例方式在圖中，附圖標(biāo)記I代表光伏組件整體。
光伏組件I自由承載于支桿形式的支撐結(jié)構(gòu)上，所述支撐結(jié)構(gòu)在此方面由圍繞軸4的雙腳形式的基座結(jié)構(gòu)3以及確保穩(wěn)定性的支柱5承載。調(diào)節(jié)拉索6的兩端分別固定于雙腳支架3或基座結(jié)構(gòu)上的支撐位置7和位置8處。優(yōu)選鋼索作為調(diào)節(jié)拉索6，但也可使用織物拉索、皮帶、鏈條或其他類似部件的形式。由于調(diào)節(jié)拉索6的兩端已固定于位置7和位置8，通過兩個(gè)基本平行于軸4的滑輪9和滑輪10的引導(dǎo)，形成了一個(gè)閉合的拉索環(huán)。在滑輪9和滑輪10之間的支桿2上，裝有一個(gè)垂直于軸4方向的連續(xù)絞盤11。根據(jù)拉索卷筒上的旋轉(zhuǎn)方向，拉索環(huán)在所述絞盤的驅(qū)動(dòng)下向左或向右運(yùn)動(dòng)或作相反運(yùn)動(dòng)。此種情況下存在的問題是，在支桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，從9至7伸長或縮短的距離，不同于另外一側(cè)8至10的距離改變。如果采用傳統(tǒng)的圓柱形拉索卷筒，可能造成調(diào)節(jié)拉索被繃緊或者松脫。為避免根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)拉索的環(huán)的總長度發(fā)生不被允許的變化，本發(fā)明中連續(xù)絞盤11的拉索卷筒并非圓柱形，而是其纏繞直徑沿卷筒軸向變化。調(diào)節(jié)拉索6按不同纏繞直徑被纏繞或展開，抵消了 9-7段與10-8段距離改變量的不同，從而保證在支桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，調(diào)節(jié)拉索6所形成的環(huán)路總長度不變。附圖展示了符合上述要求的拉索卷筒。拉索卷筒上具有螺旋12狀的拉索槽，在卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中拉索被纏繞和展開的切點(diǎn)位置沿著卷筒的軸向發(fā)生改變。根據(jù)本發(fā)明，在拉索纏繞的橫向位置上，用于拉索纏繞或展開的纏繞直徑的分配基本符合拱形的形狀，對此附圖3有更好的展示。卷筒對調(diào)節(jié)拉索的帶動(dòng)基本上只靠摩擦力完成，或者也可在不明顯的位置用卡子(未示出)將拉索固定于卷筒上。另外也可在卷筒處中斷拉索，并將卡子的端頭夾在卷筒上(卡子在圖3中未示出)。若選擇用卡子將拉索固定于卷筒上，那么沒有必要對受力的各拉索部分進(jìn)行預(yù)張緊。如附圖中所示，靠摩擦力來帶動(dòng)卷筒上的拉索的情況下，為避免打滑，須對拉索的不受力部分進(jìn)行預(yù)張緊。實(shí)際中需要注意的是，拉索系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)受轉(zhuǎn)動(dòng)方向、風(fēng)力大小、重量分配等因素影響持續(xù)改變其載荷方向。預(yù)張緊可通過不同的方式方法實(shí)現(xiàn)，例如在拉索系統(tǒng)中使用彈簧秤(Federzug)或彈簧元件。與拉索卷筒6 —起作用、保證最小必要張力、并且不受載荷方向影響的張緊系統(tǒng)，可以通過拉索張緊器來實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明，使用可通過卷筒彈簧調(diào)節(jié)的張緊輪將卷筒上的拉索纏繞線圈中心向外拉伸。測定彈簧的彈力，使得其由此產(chǎn)生足夠的預(yù)張力，從而避免在負(fù)載端出現(xiàn)打滑。拉索在負(fù)載端可承受的最大拉力比由彈簧產(chǎn)生的拉索張力大數(shù)倍。根據(jù)卷筒上的螺紋數(shù)目以及拉索與卷筒間的摩擦系數(shù)，在滿足排除打滑風(fēng)險(xiǎn)的前提下，按照已知的公式即可推算出拉索上的上述兩種力之間的關(guān)系。一種增大拉索在卷筒上附著力的方法是，采用梯形的拉索槽(附圖中未示出)。上述彈簧張力也保證拉索在非負(fù)載段至少有一個(gè)低的預(yù)張力，此外，當(dāng)卷筒采用圓柱形時(shí)，還可以對卷筒的外形缺陷進(jìn)行補(bǔ)償，直至整個(gè)拉索環(huán)長度的改變被完全平衡為止。有利地，絞盤11具有軸，該軸與驅(qū)動(dòng)絞盤11的動(dòng)力裝置13相連接，優(yōu)選根據(jù)太陽的方位來操控該動(dòng)力裝置13，從而獲得光伏組件最大的日光照射率。
權(quán)利要求
1.帶有支撐結(jié)構(gòu)(2)的拉索裝置，所述支撐結(jié)構(gòu)繞第一軸與基座結(jié)構(gòu)(3)鉸接，其特征在于，在所述支撐結(jié)構(gòu)(2)的每一端設(shè)置有用于連續(xù)傳送件的可旋轉(zhuǎn)的變向滑輪(9，10)，所述連續(xù)傳送件的一端固定于所述基座結(jié)構(gòu)(3)上的位置(7)，所述連續(xù)傳送件(6)的另一端固定于所述基座結(jié)構(gòu)(3)上的位置(8)，其中所述連續(xù)傳送件(6)能夠由位于所述變向滑輪(9，10)之間的絞盤(11)纏繞或展開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉索裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)為支桿(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉索裝置，其特征在于，所述連續(xù)傳送件為拉索(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉索裝置，其特征在于，所述絞盤(I)具有卷筒，所述卷筒具有主體，所述主體朝向所述卷筒的兩端逐漸變細(xì)，且所述主體具有容納所述拉索的螺旋狀槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的拉索裝置，其特征在于，將要纏繞在所述絞盤(6)上的拉索段(6)與從所述絞盤(6)上展開的拉索段(6)之間的可變比例通過所述卷筒獲得；所述卷筒具有螺旋狀槽(12)，其中用于所述拉索的所述槽的直徑與在所述連續(xù)傳送件(6)被纏繞的段與展開的段之間的任一位置處產(chǎn)生的形狀比例相對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的拉索裝置，其特征在于，利用連續(xù)的、由卷筒式絞盤(11)來實(shí)現(xiàn)的絞盤，采用彈簧加壓的張緊輪將拉索纏繞線圈(6)優(yōu)選將拉索纏繞線圈(6)的中心，向外拉伸，由此來抵消在調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)的拉索環(huán)總長度的變化，同時(shí)使整個(gè)拉索系統(tǒng)獲得一定范圍的預(yù)張力。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拉索裝置，其特征在于，所述連續(xù)傳送件由兩個(gè)部分組成，其中每部分各有一端固定于所述卷筒上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有支撐結(jié)構(gòu)(2)的拉索裝置，所述支撐結(jié)構(gòu)繞第一軸與基座結(jié)構(gòu)(3)鉸接。根據(jù)本發(fā)明，在所述支撐結(jié)構(gòu)(2)的每端設(shè)置有用于連續(xù)傳送件(6)的可旋轉(zhuǎn)的變向滑輪(9，10)，所述連續(xù)傳送件(6)的一端固定于所述基座結(jié)構(gòu)(3)上的位置(7)，另一端固定于所述基座結(jié)構(gòu)(3)上的位置(8)。所述連續(xù)傳送件(6)可由位于所述變向滑輪(9，10)之間的絞盤(11)纏繞或展開。
文檔編號F24J2/00GK103119729SQ201180043613
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者約翰·恰爾路恩 申請人:約翰·恰爾路恩