ITUD20090173A1 - Meccanismo di movimentazione ed impianto solare utilizzante tale meccanismo - Google Patents

Meccanismo di movimentazione ed impianto solare utilizzante tale meccanismo Download PDF

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ITUD20090173A1
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Cillia Luigi De
Giordano Duri
Gianfranco Zuliani
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Description

Descrizione del trovato avente per titolo:
"MECCANISMO DI MOVIMENTAZIONE ED IMPIANTO SOLARE UTILIZZANTE TALE MECCANISMO"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Il presente trovato si riferisce ad un meccanismo per la movimentazione di uno o più elementi di intercettazione predisposti almeno per intercettare un'onda luminosa, sonora, radio o di altro tipo. In particolare, il presente trovato trova vantaggiosa, ma non esclusiva, applicazione in un impianto solare, ad esempio a concentrazione, in cui gli elementi di intercettazione sono una pluralità di lastre di riflessione montate mobili su un telaio, per assumere una condizione ottimizzata di esposizione ai raggi solari e predisposte per concentrare i raggi solari in opportuni collettori, per lo sfruttamento dell'energia solare.
Il presente trovato si riferisce altresì all'impianto solare che utilizza il meccanismo per la movimentazione delle lastre di riflessione.
STATO DELLA TECNICA
Sono noti gli impianti solari, in particolare del tipo a concentrazione, in cui una pluralità di lastre di riflessione, o specchi, sono opportunamente conformate, di norma concave, per intercettare e concentrare i raggi solari verso un collettore comune in cui fluisce una soluzione salina, od altro, di accumulo dell'energia.
È noto che la soluzione salina viene poi utilizzata per trasformare l'energia accumulata in energia fruibile, ad esempio elettrica, termica od altro.
Sono anche noti impianti solari a concentrazione, in cui le lastre di riflessione sono movimentabili per essere selettivamente orientate in funzione dell'angolo azimutale del sole, seguendone almeno in parte il movimento giornaliero, e quindi ottimizzando al massimo lo sfruttamento dell'energia solare disponibile.
È anche noto che questo schema di supporto e movimentazione delle lastre utilizzato negli impianti solari, venga utilizzato anche in altri tipi di impianto, ad esempio impianti fotovoltaici, impianti di rice-trasmissione od altri in cui si ha la necessità di orientare una pluralità di elementi di intercettazione siano essi pannelli fotovoltaici, antenne rice-trasmittenti od altro. È noto prevedere, per tutti i suddetti tipi di impianto noti , il montaggio girevole di ciascun elemento di intercettazione al telaio mediante tipici meccanismi di rotazione, quali bronzine cuscinetti o simili, ed almeno un meccanismo di movimentazione predisposto per comandare la rotazione dell ' elemento di intercettazione .
Tale rotazione richiesta per questo tipo di impianti ha un' ampiezza di alcune decine di gradi, ossia sufficiente a seguire la rotazione relativa del sole nell ' arco della giornata, ed avviene con una velocità molto ridotta, in funzione, appunto, del movimento relativo del sole .
Queste condizioni cinematiche necessitano di un'elevata precisione di movimentazione, in quanto, anche uno scostamento di un grado, può influire notevolmente sul rendimento energetico, o in genere funzionale , dell ' impianto.
Pertanto, in particolare nelle applicazioni di impianti solari, ma non solo, Ã ̈ noto utilizzare meccanismi di movimentazione ad esempio idraulici , elettronici, meccanici a leva, con guide lineari od altri, che garantiscono una precisione ottimale di movimentazione .
Questi meccanismi hanno però costi elevati sia di installazione, sia di realizzazione, sia di manutenzione, e comportano un aumento complessivo dei costi di gestione dell'impianto.
Inoltre, i meccanismi di movimentazione normalmente utilizzati, dovendo sopportare notevoli carichi statici ed applicare coppie elevate per la movimentazione degli elementi di intercettazione, sono spesso sovradimensionati, comportando un ulteriore aumento dei costi.
Da tali meccanismi di movimentazione sono normalmente esclusi i cinematismi ad ingranaggi o simili, i quali, pur trasmettendo coppie elevate ed avendo costi di realizzazione, installazione e manutenzione ridotti, non garantiscono la sufficiente precisione di movimentazione, principalmente a causa dei normali giochi di costruzione e di ingranamento fra gli ingranaggi che trasmettono il moto.
Inoltre, avendo tali giochi di costruzione, i cinematismi ad ingranaggi vengono normalmente scartati anche a causa delle possibili movimentazioni accidentali che si possono verificare fra gli ingranaggi stessi.
Infatti, principalmente a causa dagli agenti atmosferici che agiscono sugli elementi di intercettazione, ad esempio a causa del vento, gli ingranaggi possono muoversi reciprocamente e provocare vibrazioni, con conseguenti possibili rotture degli ingranaggi stessi, nonché degli elementi di intercettazione.
Uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un meccanismo di movimentazione, e mettere a punto un impianto solare, che siano di semplice ed economica realizzazione, e che permettano l'efficace e precisa movimentazione degli elementi di intercettazione.
Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questo ed altri scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
Il presente trovato à ̈ espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti.
Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale.
In accordo con il suddetto scopo, un meccanismo di movimentazione secondo il presente trovato si applica per la movimentazione di almeno un elemento di intercettazione, vantaggiosamente ma non esclusivamente, di un impianto solare, ad esempio del tipo a concentrazione, il quale impianto comprende, oltre all'elemento di intercettazione, un telaio di supporto su cui l'elemento di intercettazione, Ã ̈ montato mobile per assumere una condizione ottimizzata di intercettazione, ad esempio per l'esposizione ai raggi solari.
Il meccanismo di movimentazione secondo il presente trovato à ̈ montato sulla struttura di supporto, ed à ̈ vincolato ad uno o più elementi di intercettazione, mediante un suo albero di rotazione, per consentirne la movimentazione rispetto al telaio.
Il meccanismo di movimentazione comprende inoltre un organo motore atto a trasmettere un determinato moto all'albero di rotazione mediante un cinematismo di trasmissione ad ingranaggi, ad esempio a vite senza fine.
Secondo un aspetto caratteristico del presente trovato, il cinematismo di trasmissione comprende un primo organo meccanico ad ingranaggi montato girevole su un relativo primo supporto e collegato meccanicamente all'organo motore, ed un secondo organo meccanico ad ingranaggi ingranato al primo organo meccanico ad ingranaggi, montato girevole su un secondo supporto, e calettato all'albero di rotazione.
Inoltre, il primo supporto ed il secondo supporto sono fra loro imperniati rispetto ad un determinato asse di imperniamento, in modo da poter essere relativamente ruotati attorno a tale asse di imperniamento ed avvicinare/allontanare relativamente il primo organo meccanico ad ingranaggi ed il secondo organo meccanico ad ingranaggi.
In particolare, il movimento di avvicinamento relativo del primo organo meccanico ad ingranaggi rispetto al secondo organo meccanico ad ingranaggi permette di migliorare le condizioni di ingranamento fra i due organi meccanici, sostanzialmente annullando i normali giochi di costruzione e di ingranamento.
In questo modo, mantenendo in condizione avvicinata i due supporti, e quindi i relativi organi meccanici ad ingranaggi, il cinematismo di trasmissione à ̈ in grado di trasmettere con elevata precisione all'albero di rotazione il movimento impartito dall'organo motore.
Pertanto, con il presente trovato, utilizzando un meccanismo semplice, economico ed in grado di trasmettere coppie elevate senza sovradimensionamenti, Ã ̈ possibile movimentare in modo preciso ed efficace gli elementi di intercettazione, limitando al minimo, se non eliminando, il rischio che si generino vibrazioni con possibili rotture degli organi meccanici e/o degli elementi di intercettazione.
Vantaggiosamente, il meccanismo di movimentazione comprende almeno un elemento di spinta, disposto in cooperazione almeno con uno fra il primo supporto ed il secondo supporto, e in modo tale da generare un'azione di spinta del relativo primo o secondo supporto verso il contrapposto secondo o primo supporto, e mantenere tra loro un condizione di avvic inamento .
L'elemento di spinta permette così di mantenere costantemente i due organi meccanici nella condizione reciprocamente ingranata sostanzialmente senza giochi.
In questo modo, viene garantito il mantenimento della precisione di movimentazione degli elementi di intercettazione rispetto al telaio.
Secondo una variante, sono previsti mezzi elastici operativamente associati all'elemento di spinta in modo da mantenerlo elasticamente in cooperazione con il primo supporto, od il secondo supporto, per generare un'azione elastica di spinta verso il contrapposto secondo supporto, o primo supporto .
Questa soluzione di variante permette un recupero sostanzialmente costante dei giochi fra i due organi meccanici, anche in caso di usure per sfregamento fra gli organi meccani stessi.
Secondo un'altra variante, l'elemento di spinta à ̈ conformato sostanzialmente a cuneo ed à ̈ disposto in cooperazione con un relativo perno vincolato al relativo primo o secondo supporto.
In questa condizione, l'azione del cuneo genera una progressiva spinta sul perno, determinando l'azione di avvicinamento fra i due organi meccanici .
Secondo un'altra variante, nella soluzione con il cuneo, tale cuneo à ̈ disposto, da un lato, in cooperazione con il perno e, dall'altro lato, in appoggio su una relativa superficie di contrasto. La superficie di contrasto à ̈ compresa sul supporto contrapposto a quello su cui à ̈ vincolato il perno.
Secondo un'altra variante, il primo organo meccanico à ̈ un ingranaggio a vite ed il secondo organo meccanico à ̈ una ruota dentata ingranante con l'ingranaggio a vite, in modo da definire un cinematismo noto come "ingranaggio a vite senza fine" .
In questa soluzione di variante, il primo supporto su cui à ̈ montata girevole la vite senza fine, à ̈ ruotatile rispetto al primo supporto, attorno all'asse di imperniamento, mentre il secondo sopporto su cui à ̈ montata girevole la ruota dentata à ̈ fisso.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:
- la fig. 1 illustra schematicamente una vista laterale di una porzione di un impianto solare a concentrazione secondo il presente trovato;
- la fig. 2 illustra una vista assonometrica parziale di un particolare di fig. 1; la fig 3 illustra una vista laterale di un meccanismo di movimentazione secondo il presente trovato applicato all'impianto di fig. 1;
- la fig. 4 illustra una sezione lungo la linea IV-IV di fig. 3;
- la fig. 5 illustra una sezione lungo la linea V-V di fig. 4;
- la fig. 6 illustra una sezione lungo la linea VI-VI di fig. 4.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI
REALIZZAZIONE
Con riferimento alle figure allegate, un impianto solare 10 secondo il presente trovato à ̈, nel caso di specie, del tipo a concentrazione, ossia in cui i raggi solari vengono concentrati verso opportuni collettori 13, all'interno dei quali scorre una soluzione salina che funge da accumulatore di energia. L'energia così accumulata viene poi trasformata in energia fruibile, quale energia elettrica, termica od altro.
In particolare, l'impianto solare 10 secondo il presente trovato comprende una pluralità di lastre di riflessione 11 ed un telaio di supporto 12 su cui sono montate mobili le lastre di riflessione 11, secondo un ordine voluto.
L'impianto solare 10 comprende inoltre una pluralità di meccanismi di movimentazione 15 predisposti per movimentare selettivamente le lastre di riflessione 11, singolarmente o in gruppi, rispetto al telaio di supporto 12.
Ciascuna lastra di riflessione 11 à ̈ sostanzialmente composta da uno o più specchi disposti reciprocamente a definire una struttura conformata sostanzialmente concava per riflettere i raggi solari verso il suddetto collettore 13.
Vantaggiosamente, il collettore 13 Ã ̈ posizionato in corrispondenza del punto di fuoco definito dal o dagli specchi che compongono la lastra di riflessione 11.
Ciascun meccanismo di movimentazione 15 à ̈ montato sul telaio 12 ed à ̈ vincolato ad una o più lastre di riflessione 11, mediante un albero di rotazione 16. Ciascun meccanismo di movimentazione 15 comprende un motore di movimentazione 17 un primo supporto 20, un secondo supporto 21 ed un cinematismo di trasmissione 19, quest'ultimo atto a ricevere il moto dal motore di movimentazione 17 e trasmetterlo con un voluto rapporto di trasmissione all'albero di rotazione 16.
Il primo supporto 20 ed il secondo supporto 21 sono fra loro imperniati rispetto ad un asse di imperniamento "X", in modo da poter essere reciprocamente movimentati fra loro, e sono conformati per supportare al loro interno il cinematismo di trasmissione 19.
Nella fattispecie, il primo supporto 20 può ruotare rispetto al secondo supporto 21, attorno all'asse di imperniamento "X", mentre il secondo supporto 21 à ̈ fissato al telaio 12.
Nella soluzione illustrata nelle figure allegate, l'asse di imperniamento X Ã ̈ sostanzialmente parallelo all'asse di rotazione dell'albero di rotazione 16.
Il cinematismo di trasmissione 19 comprende un ingranaggio a vite 22 ingranante con una ruota dentata 23.
In particolare, l'ingranaggio a vite 22 à ̈ montato girevole sul primo supporto 20 ed à ̈ associato al motore di movimentazione 17, mediante una trasmissione a cinghia 25.
La ruota dentata 23 à ̈, invece, montata girevole sul secondo supporto 21 ed à ̈ calettata all'albero di rotazione 16.
In questo modo, il moto generato dal motore di movimentazione 17 e trasmesso mediante la trasmissione a cinghia 25 all'ingranaggio a vite 22, viene trasmesso con un voluto rapporto di trasmissione alla ruota dentata 23 e, quindi, all'albero di rotazione 16.
Il meccanismo di movimentazione 15 comprende inoltre due cunei di spinta 26, disposti da parti opposte rispetto ad un piano comune di giacitura dell'ingranaggio a vite 22 e della ruota dentata 23
Ciascun cuneo di spinta 26 Ã ̈ disposto in cooperazione con un relativo perno 27, per effettuare un'azione di spinta, nel caso di specie, sul primo supporto 20, per mantenerlo in costante spinta verso il secondo supporto 21.
In particolare, il perno 27 Ã ̈ vincolato lateralmente al secondo supporto 21 dalla parte opposta all'asse di imperniamento "X", rispetto all'asse di rotazione dell'albero di rotazione 16. Ciascun cuneo di spinta 26 Ã ̈ mantenuto in cooperazione con il perno 27, mediante relativi organi elastici di spinta, rispettivamente, primi 30 e secondi 31.
Ciascun cuneo di spinta 26 contatta con una sua prima superficie 32, inclinata, il perno 27 per impuntarsi su di esso e imprimere la voluta spinta sul primo supporto 20, mentre con una sua seconda superficie 33, scorre su una parete di contrasto 35 del primo supporto 20.
Nella fattispecie, il perno 27 Ã ̈ vincolato girevole assialmente sul secondo supporto 21 e comprende una sfaccettatura 36 che contatta la prima superficie 32 del cuneo 26, ottimizzando le condizioni di spinta impartite da quest'ultimo.
Il primo organo elastico 30 che agisce su ciascun cuneo di spinta 26 comprende una pluralità di molle a tazza 39 atte ad esercitare una spinta elastica sul cuneo di spinta 26 verso il perno 27, una vite di regolazione 37 atta a permettere la regolazione di un voluto precarico delle molle a tazza 29, ed una coppia di dadi di chiusura 40, che permettono di regolare la corsa di regolazione del precarico, e stabilizzare la posizione della vite di regolazione 37.
Il secondo organo elastico 31, nella fattispecie due simmetrici al primo organo elastico 30, sono predisposti per regolare il gioco minimo fra gli ingranaggi dell'ingranaggio a vite 22 e della ruota dentata 23.
In questo caso la vite di regolazione 37 Ã ̈ avvitata con un suo tratto terminale all'interno del cuneo di spinta 26, e le molle a tazza 39 sono predisposte per ammortizzare un eventuale ritorno del cuneo di spinta 26.
E’ chiaro comunque che all'impianto solare 10 ed al meccanismo di movimentazione 15 fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato.
Rientra ad esempio nell'ambito del presente trovato prevedere, che al motore di movimentazione 17 sia operativamente associato un encoder, od altro trasduttore di posizione di tipo sostanzialmente noto, per verificare le condizioni di rotazione dell'albero rotante 16.
Rientra anche nell'ambito del presente trovato prevedere un'unità di comando e controllo, di tipo noto e non illustrata, à ̈ prevista per coordinare in modo voluto l'attivazione del motore di movimentazione 17 rispetto ai dati rilevati dall'encoder, ed altri parametri funzionali, quali ad esempio l'angolo azimutale del sole od altri. In una soluzione di variante, in cui l'intensità di spinta impartita dai cunei di spinta 26 à ̈ comandata elettronicamente anziché mediante le viti di regolazione 37 , l 'unità di comando e controllo può essere predisposta e programmata per variare tale intensità di spinta in funzione di eventuali gradi di errore rilevati .
Secondo un' altra variante, Ã ̈ prevista la soluzione duale , in cui il cuneo di spinta 26 Ã ̈ predisposto per spingere il secondo supporto 21 verso il primo supporto 20.
Secondo un'ulteriore variante, l ' asse di imperniamento "X" Ã ̈ disposto sostanzialmente perpendicolare all ' asse di rotazione dell ' albero di rotazione 16.
Ε ' anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad esempi specifici , una persona esperta del ramo potrà realizzare molte altre forme equivalenti di meccanismo di movimentazione ed impianto solare utilizzante tale meccanismo, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell ' ambito di protezione da esse definito.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Meccanismo di movimentazione per la movimentazione di almeno un elemento di intercettazione (11) montato mobile su un telaio di supporto (12), per assumere una condizione ottimizzata di intercettazione, detto meccanismo di movimentazione essendo atto ad essere montato su detto telaio di supporto (12) e ad essere vincolato a detto elemento di intercettazione (11), per consentirne la movimentazione rispetto al telaio di supporto (12), e comprendendo un organo motore (17) atto a generare un determinato moto, ed un cinematismo di trasmissione (19) atto a trasmettere il moto generato dall'organo motore (17) ad un albero di rotazione (16) vincolato all'elemento di intercettazione (11), caratterizzato dal fatto che detto cinematismo di trasmissione (19) comprende un primo organo meccanico (22) ad ingranaggi montato girevole su un relativo primo supporto (20) e collegato meccanicamente a detto organo motore (17), ed un secondo organo meccanico (23) ad ingranaggi ingranato a detto primo organo meccanico (22), montato girevole su un secondo supporto (21), e calettato a detto albero di rotazione (16), il primo supporto (20) ed il secondo supporto (21) essendo fra loro imperniati rispetto ad un determinato asse di imperniamento (X), per poter essere relativamente ruotati attorno a tale asse di imperniamento (X), in modo da /allontanare relativamente il primo organo meccanico (22) ed il secondo organo meccanico (23).
  2. 2. Meccanismo come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un elemento di spinta (26), disposto in cooperazione almeno con uno fra il primo supporto (20) ed il secondo supporto (21), in modo da generare un'azione di spinta del relativo primo supporto (20) o secondo supporto (21) verso il contrapposto secondo supporto (21) o primo supporto (20), e mantenere tra loro un condizione di avvicinamento.
  3. 3. Meccanismo come nella rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'elemento di spinta (26) Ã ̈ mantenuto elasticamente in cooperazione con il primo supporto (20), o il secondo supporto (21), per generare un'azione elastica di spinta verso il contrapposto secondo supporto (21), o primo supporto (20).
  4. 4. Meccanismo come nella rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che l'elemento di spinta à ̈ conformato sostanzialmente a cuneo (26) ed à ̈ disposto in cooperazione con un relativo perno (27) vincolato al relativo primo supporto (20) o secondo supporto (21).
  5. 5. Meccanismo come nella rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il cuneo (26) à ̈ disposto, con una prima superficie (32), in cooperazione con il perno (27) e, con una seconda superficie (33), in appoggio su una relativa superficie di contrasto (35), la quale superficie di contrasto (35) à ̈ compresa sul supporto (20, 21) contrapposto a quello su cui à ̈ vincolato il perno (27).
  6. 6. Meccanismo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il primo organo meccanico à ̈ un ingranaggio a vite (22) ed il secondo organo meccanico à ̈ una ruota dentata (23) ingranante con l'ingranaggio a vite (22).
  7. 7. Meccanismo come nella rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il primo supporto (20) su cui à ̈ montato girevole l'ingranaggio a vite (22) à ̈ ruotabile rispetto al secondo supporto (21), attorno all'asse di imperniamento (X), mentre il secondo sopporto (21) su cui à ̈ montata girevole la ruota dentata (23), à ̈ fisso.
  8. 8. Impianto solare comprendente almeno un elemento di intercettazione (11), un telaio di supporto (12) su cui detto elemento di intercettazione (11) Ã ̈ montato mobile per assumere una condizione ottimizzata di intercettazione, ed almeno un meccanismo di movimentazione (15) montato sul telaio di supporto (12), e vincolato a detto elemento di intercettazione (11), per consentirne la movimentazione rispetto al telaio di supporto (12), detto meccanismo di movimentazione (15) comprendendo un organo motore (17) atto a generare un determinato moto, ed un cinematismo di trasmissione (19) atto a trasmettere il moto generato dall'organo motore (17) ad un albero di rotazione (16) vincolato all'elemento di intercettazione (11), caratterizzato dal fatto che detto cinematismo di trasmissione (19) comprende un primo organo meccanico (22) ad ingranaggi montato girevole su un relativo primo supporto (20) e collegato meccanicamente a detto organo motore (17), ed un secondo organo meccanico (23) ad ingranaggi ingranato a detto primo organo meccanico (22), montato girevole su un secondo supporto (21), e calettato a detto albero di rotazione (16), il primo supporto (20) ed il, secondo supporto (21) essendo fra loro imperniati rispetto ad un determinato asse di imperniamento (X), per poter essere relativamente ruotati attorno a tale asse di imperniamento (X), in modo da /allontanare relativamente il primo organo meccanico (22) ed il secondo organo meccanico (23).
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