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Title:
DEVICE FOR CLEANING CYLINDRICAL PARABOLIC SOLAR CONCENTRATOR PANELS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/129907
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for cleaning cylindrical parabolic solar concentrator panels, which includes a coupling that is capable of adjusting the inclination and rotation and an implement with a pivoting axis in order to be able to absorb to and fro movements of the truck as well as unevenness of the path over which the truck that carries the cleaning assembly travels, as well as an inner swivel flange for avoiding, by voluntary actuation or actuation by impact, any obstacles along an array of mirrors.

Inventors:
GARCIA PEREZ AINSUA, Javier Jesus (Ctra. Nacional IV, KM.4527, ECIJA, 41900, ES)
CABRAL HERRERA, Jose Ruben (Ctra. Nacional IV, KM. 4527, ECIJA, 41900, ES)
REINA JAIME, Jose Enrique (Ctra. Nacional IV, KM.4527, ECIJA, 41900, ES)
Application Number:
ES2018/070814
Publication Date:
July 04, 2019
Filing Date:
December 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ECILIMP TERMOSOLAR, S.L. (Carretera Nacional IV, KM. 4527, ECIJA, 41900, ES)
International Classes:
F24S40/20; F24S23/74
Foreign References:
ES2643118A12017-11-21
ES2375859A12012-03-07
ES2439771T32014-01-24
ES2382962A12012-06-15
ES2350083A12011-01-18
ES2308921A12008-12-01
Attorney, Agent or Firm:
BARTRINA DIAZ, Jose Maria (Pisa, C/Industria 3-2ª Mod., Edificio Metropol 2 MAIRENA DEL ALJARAFE, 41927, ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1.- Dispositivo para limpieza para paneles concentradores solares del tipo cilindro parabólico, caracterizado por constituirse a partir de los siguientes elementos:

- Conjunto vehículo, a su vez, formado por los siguientes elementos: a) Cabeza tractora del vehículo.

b) Instalaciones (óleo hidráulica, hidráulica, neumática y eléctrica) que requiera el implemento de limpieza.

c) Depósito de acumulación del líquido de limpieza y su sistema de bombeo.

d) Brazo de limpieza (grúa). - Grupo de limpieza. A su vez, estará formado por los elementos siguientes: a) Acopiamiento que introduce al menos corrección de ángulo de inclinación y corrección de ángulo de rotación, además de la pertinente unión entre la grúa y el implemento de limpieza. Incluirá también sistema de enganche rápido al implemento de limpieza.

b) Implemento de limpieza, compuesto a su vez por

i. Estructura principal

ii. Sistema de enganche rápido al implemento.

íii. Conjunto de celosías planas que a modo de mecanismo de barras paralelas, accionado mediante cilindro neumático, para aproximación de sistemas de limpieza a superficie de espejos. iv. Sistema pivotante para permitir el giro de las alas paralelas a la parábola de espejos.

v. Ala exterior, paralela a la parábola de espejos, que porta sistemas de limpieza.

vi. Ala interior, batiente, que mediante una bisagra y cilindro neumático con presión variable durante el proceso de limpieza, permite su retirada del área de limpieza tanto a voluntad del operario o por programación de automatismo, como por efecto de un tropiezo. Esta estructura también será portante de sistemas de limpieza. c) Sistemas de limpieza: inyectores de líquido de limpieza, cepillos, y otros equipos de limpieza.

2.- Dispositivo para limpieza para paneles concentradores solares del tipo cilindro parabólico, según reivindicación uno, caracterizado porque el ala te tiene dos bisagras, una accionada mediante cilindro neumático y la otra con una posición determinada por la acción de un resorte de compresión, que cederá ante el encuentro con un obstáculo, sin efecto en el cilindro neumático.

Description:
TÍTULO

Dispositivo para limpieza para paneles concentradores solares del tipo cilindro parabólico.

OBJETO DE LA INVENCION

La presente invención es resultado de un trabajo de investigación incentivado por el programa H2020 Europa, en concreto el proyecto Ή2020 project to minimize the water consumption in CSP plants " (proyecto para minimizar el consumo de agua en plantas de concentración solar) y se refiere a un dispositivo implementado en vehículo auto-portante destinado a la limpieza de espejos de concentración solar del tipo cilindro.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El concentrador parabólico cuenta con una sucesión de espejos en forma de cilindro parabólico en cuyo foco se coloca un conducto por donde pasa un fluido que por acción de la radiación solar se calienta hasta tal punto que dicho calentamiento, la energía contenida, es utilizada para generar electricidad pasándola por un generador adecuado.

Son conocidos en la actualidad distintos sistemas que realizan procesos análogos, resultando de especial interés la mención de los siguientes:

1 S ) Solicitud de patente española número 201630973 (pendiente de publicación). Se refiere a un dispositivo, implementado en vehículo auto-portante o con el sistema tractor formando parte integrante del mismo, destinado a la limpieza de superficies reflectantes de cualquier perfil (planas, cilindro parabólicas, otras) recorriendo la longitud donde están instalados y usando para ello tanto líquidos a presión (agua osmotizada o agua con algún agente limpiador disueito), con ayuda o sin ella de cepillos rotatorios o labios rascadores y con secado por soplante o sin él.

2 e ) ES-1062794JJ: el equipo de limpieza objeto de la invención está destinado a paneles de captación solar con un seguidor solar en dos ejes, del tipo que están constituidos por un soporte base que soporta un panel formado por múltiples placas fotovoltaicas, y se caracteriza por el hecho de que comprende por lo menos una boca de salida de líquido situada en el panel para la limpieza acoplada al menos a un conducto de suministro de líquido y medios de bombeo para el líquido.

3 ® ) ES-1070127 U: esta invención como indica su enunciado, tiene por objeto la presentación de un dispositivo compuesto de unas guías en disposición vertical u horizontal sobre las que se desliza un carro limpiador que se desplaza mediante motores con reductor, que trasmite su giro a sus respectivas poleas por arrastre de correas dentadas, cadenas de transmisión o cremallera dentada. Por otra parte, otro motor reductor hace girar un rodillo de limpieza situado con el perfil del carro limpiador en contacto con el exterior de la placa solar; el rodillo se Impregna de líquido limpiador de forma que al subir y bajar el carro el rodillo limpiador barre el panel solar ayudado por uno o más rascadores y un complemento de secado por aire. Al final del descenso los líquidos sobrantes son recogidos en una bandeja continuación del perfil del carro limpiador que fiene unos agujeros de desagüe. 4 s ) ES-1074781 U: el objeto de la invención se centra en un vehículo a! que se incorpora una serie de elementos destinados a realizar la limpieza de la superficie superior de los paneles de captación de energía solar, especialmente los instalados en campos solares, con el fin de aumentar el rendimiento de los mismos, presentando la particularidad de incorporar, por un lado, medios para controlar eficazmente la aproximación del cepillo o cilindro de limpieza con que cuenta, a la superficie de ios paneles y para mantener su posición incluso si el vehículo se desplaza por terreno con irregularidades, y por otra parte, medios para procurar el secado inmediato de los paneles tras la limpieza de los mismos. 5 s ) W02010079242A1 , procedimiento para la limpieza de paneles solares, caracterizado por la proyección de vapor de agua en forma de múltiples chorros individuales a una presión y temperatura condicionadas a las características de resistencia del panel solar a limpiar y de las impurezas a eliminar, y según un ángulo ajustable con respecto ai panel, variable de acuerdo con el tipo de impurezas a eliminar, aproximadamente entre 30 ® y 90 ® , con temperatura variable del vapor entre 150 ® C y 200 9 C, presión variable entre 2 5bar y 5 bares, realizando la limpieza por contacto suave además de proyección de chorro de vapor.

8 s ) ES2385777: el hidroümpiador automático para limpieza de paneles solares, es en un brazo para la limpieza de placas solares formado por un conjunto de barras articuladas, unidas mediante articulación a un vehículo tractor. Gracias a las barras de posicionamiento se consigue situar las barras de rociado en la posición óptima para la correcta limpieza de las placas. El movimiento entre las distintas barras que componen el conjunto se consigue gracias a un sistema hidráulico dirigido por una centralita electrónica situada en la cabina de mando del propio vehículo tractor. Esta invención adolece de los accesorios que se describen como componentes necesarios en esta descripción, que aportan mejoras concretas tanto constructivas como en la ejecución del trabajo por parte del equipo.

7 Q ) Solicitud de patente española P-201730393 (pendiente de publicación): Dispositivo para limpieza del panel concentrador solar equipado para ahorro de agua. Dispositivo para limpieza de panel concentrador solar equipado para ahorro de agua, incluyendo empleo de labios para barrido de agua residual. También Empleo de coberturas retráctiles que abarcan el volumen contenido entre el implemento de agua y el espejo y que permiten recolectar el agua que tras impactar en el espejo rebota y queda en suspensión en la zona que está siendo limpiada, realizando posteriormente su canalización para un posible reciclado de dicha agua.

8 s ) W-2016/185078 A1 : Permite una aproximación segura a la curvatura de los espejos, sin afectar a su integridad estructural y evitando obstáculos inherentes en ellos (tubo absolvedor, pilón central, pilones simples, etc.), permitiendo la absorción de variaciones de longitud de los brazos así como irregularidades del terreno por donde se va a circular, comprendiendo el equipo de limpieza: una estructura de soporte dotada de unos subconjuntos extensibles telescópicamente en sentido vertical a través de unos actuadores mecánicos, un par de bastidores de sostén fijados a los subconjuntos, un par de brazos telescópicos alojados en el interior de ios bastidores sostén y extensibles en sentido horizontal, un par de arcos portadores de cepillos, dispuestos en ios extremos distales de cada uno de los brazos telescópicos y que disponen a su vez de uno medios de limpieza por fricción. La invención propuesta contiene ¡as siguientes ventajas y, por tanto novedad, respecto dei estado de la técnica conocido, en tanto que no se encuentran referencias a un sistema que cumpla con todas estas características que la invención propuesta reúne:

- Independencia de movimientos del camión respecto de la interacción entre implemento de limpieza y la línea de colectores por medio de sistemas independientes del control del operario conductor.

- Reducción del número de espejos rotos a ¡o largo del proceso de limpieza en movimiento sobre camión.

- Reducción del consumo de agua gracias a la optimización del uso del agua que es proyectada.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención propuesta,“dispositivo para limpieza para paneles concentradores solares del tipo cilindro parabólico”, se lleva a cabo a partir de ios siguientes elementos constituyentes:

1. Conjunto vehículo, a su vez, formado por cabeza tractora; instalaciones (hidráulica, neumática y eléctrica) que requiere el implemento de limpieza; depósito de acumulación de agua desmineralizada y un sistema de bombeo; y brazo de limpieza (grúa montada sobre camión).

2. Grupo de limpieza. A su vez, estará formado por ¡os elementos siguientes: a. Acoplamiento, nexo entre brazo de limpieza e implemento de limpieza.

b. Implemento, consistente en una estructura con partes articuladas y que será soporte de los accesorios de limpieza y también ¡os inyectores de líquido de limpieza, cepillos, y demás sistemas que son por sí mismos los que realmente pueden considerarse equipos de limpieza.

El grueso de ¡a invención, en donde reside toda ¡a actividad inventiva, se encuentra en el acoplamiento y el implemento. Esto es así sin menoscabo de que el equipo de limpieza se encuentra formado por un todo que incluye el conjunto vehículo con todas las partes integrantes que se mencionan.

Las bases que identifican esta invención son las siguientes:

1. El implemento en su conjunto, al igual que la parábola concentradora, es simétrico respecto de un eje que pasa por el foco de la parábola. Los mecanismos que se encuentran a cada lado de este plano de simetría son idénticos en configuración y forma de trabajo, para lo que algunos componentes deberán ser de construcción simétrica ios de un lado respecto de los del otro y otros pueden ser idénticos pero ensamblados en disposición contraria.

2. En el acopiamiento, en primer lugar se tiene un tramo que posibilita el encaje por machihembrado en la última prolonga del brazo de limpieza y a continuación se sitúan, uno tras el otro, dos ejes articulados del tipo bisagra, con ejes de giro perpendiculares entre sí. El segundo eje de giro es paralelo a la última prolonga del brazo de limpieza y el primero es perpendicular de manera que el elemento portado pasa de la vertical a la horizontal con el giro de éste. A continuación del segundo giro se encuentran los elementos de unión al implemento.

3. En el implemento, estructura portante que asegura la generación de una línea paralela a la parábola a limpiar. Esto implica que cada perfil de colector cilindro parabólico requiera un equipo de limpieza específico. De este marco de sujeción, con forma parecida a una "A" mayúscula, por un lado se une al acopiamiento y por otro a las partes móviles del implemento. Entre este marco estructural y el acoplamiento intermedia un grupo de piezas que en su conjunto posibilitan un enganche y desenganche rápido del conjunto implemento respecto del conjunto acoplamiento.

4. Pareja de barras paralelas, situada en el marco fijo de la estructura portante, a cada extremo de sendas barras situadas al lado contrario respecto de la sujeción ai acoplamiento. Estas barras paralelas producirán, accionadas por un cilindro neumático, el avance paralelo ai marco de los elementos situados en las barras paralelas del lado contrario ai marco. El que el movimiento sea paralelo es importante porque de esta manera se asegura que con alejamientos o acercamientos del camión en su discurrir durante la limpieza no se producen desplazamientos respecto del eje de simetría

5. Punto pivotante para anclaje de estructuras. Ensamblado en las barras paralelas, en el extremo contrario al marco de sujeción, se sitúa un eje montado entre dos rodamientos de manera que las partes que se sitúan fijadas a esta pareja de rodamientos podrían oscilar libremente de no ser porque se sitúan limitaciones de desplazamiento angular.

6. Estructura portante de equipos de limpieza, de línea generatriz paralela y equidistante de la parábola a limpiar. Es elemento de sujeción de cepillos, motores, boquillas de proyección de agua y tuberías. Se identifican y diferencian dos partes, una correspondiente al lado exterior de la parábola y otra la del lado interior de la misma.

7. Movilidad del lado interior de la estructura portante interior. Mediante un nuevo sistema de bisagra accionado por actuador neumático, este ala interior puede posicionarse paralelo al sentido de avance mediante un giro que produce el repliegue del ala y que de esta manera deja libre el espacio interior del colector. Este movimiento es necesario porque de esta manera se consiguen dos efectos. El primer efecto, actuado por el operario o automáticamente por detección de obstáculo, el repliegue evita el contacto del ala con cualquiera de ios muchos obstáculos existentes, a saber, soportes de tubo colector, conducciones de fluido térmico en ¡os finales de lazo, etc. Además, mediante un correcto tarado

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de esta descripción, un juego de figuras en ¡as que, con carácter ilustrativo y no ¡imitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista isométrica del implemento de limpieza.

Figura 2.- Muestra una vista isométrica del acoplamiento.

Figura 3.- Alternativa constructiva, doble bisagra En las citadas figuras se pueden destacar ios siguientes elementos constituyentes:

01 Estructura en A.

02 - Celosía plana

03 - Eje de pi votado.

04.- Ala exterior.

05.- Ala batiente

06.- Encaje en punta de grúa

07.- Cilindro de inclinación.

08.- Cilindro de rotación

09.- Enganche rápido.

10 - Sistema de retención enganche rápido.

1 1 - Bisagra accionada voluntariamente

12 - Bisagra accionada ante impacto

13 - Actuador lineal del sistema de doble bisagra

15.- Resorte de compresión

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA

A ios efectos de la presente realización preferida, y en relación con la configuración que incluye todos ios sistemas de ahorro, la construcción del equipo de limpieza de espejos en campos de concentración incluirá los elementos que se describen a continuación.

El conjunto máquina está formado por un camión cisterna que incluye, entre la cuba y la cabina, una grúa en cuya punta se incorpora un acoplamiento y a continuación de éste un implemento. Tanto el camión como la grúa son elementos estándares cuya construcción y forma de uso no son constitutivos de invención en sí mismos, por lo que pasaremos a explicar los elementos que sí han requerido de actividad inventiva, que son el acoplamiento y el implemento.

En primer lugar se explicará la geometría y el modo de trabajo del acoplamiento. En primer lugar existe encaje en punta de grúa (06) consistente en un tubo cuya geometría es idéntica a la de la punta de la grúa pero cuyas medidas hacen posible que se encaje y deslice por el interior de esta última, a modo de tubos telescópicos, pero que al alcanzar una posición determinada puede bloquearse mediante la inserción de un perno, permitirá unir el acoplamiento a la punta de la pluma. Este tubo se encuentra rígidamente unido a una placa sobre la que por un lado se sitúa un soporte oscilante para cilindro hidráulico y por otro lado se sitúa un grupo de caequillos que actuará a modo de bisagra. El eje de estos casquillos estará en posición horizontal de manera que en su giro, la placa móvil tendrá un movimiento de inclinación que corregirá la inclinación que produce la grúa cuando requiere variar la altura de su punta. Esta placa móvil que se inclina ai actuar el cilindro de inclinación (07) y dispone también de un soporte oscilante para cilindro de rotación (08) y de un buje con rodamientos insertados, de manera que cuando una tercera placa montada sobre el eje que encaja en este buje configuran una nueva bisagra, de eje de rotación igualmente horizontal pero perpendicular a la anterior, que confiere en este caso posibilidad de inclinación en el plano perpendicular al anterior; este segundo giro será el que permita orientar el implemento respecto de la parábola de espejos.

El acoplamiento tiene la función principal de orientar correctamente el implemento, asegurando que su posición es perpendicular a la parábola del espejo que va a limpiar. En la cara contraria a la que existe el eje que produce el giro de orientación se sitúan una de enganche rápido (09) consistente en una serie de placas inclinadas y un alojamiento para perno que en conjunto facilitan un enganche correcto, ágil y veloz del implemento al acoplamiento. Este enganche rápido (09) consiste en una placa de apoyo frontal, por cuyo perímetro se disponen de unas placas inclinadas que actúan como embudos que facilitan el posicionamiento de la placa homologa que existirá en el implemento. Además de esta placa principal de apoyo y de las perimetrales de centrado existen unos casquillos que se disponen coaxiales con sus homólogos en la placa del implemento, y que al insertar un perno permite el bloqueo de seguridad de la unión entre acopiamiento e implemento, este perno y ios casquillos en conjunto son el sistema de sistema de retención enganche rápido (10).

A continuación se explicará la geometría y el modo de trabajo del implemento.

Existe un conjunto de placa de apoyo alrededor de la cual se encuentran unas placas de centrado y un grupo de casquillos que en conjunto posibilitan el enganche rápido (09) al acoplamiento. Este conjunto de placas y caequillo se encuentra fijado a una estructura en A (01 ) cuyo plano de simetría es así mismo el plano de simetría del conjunto implemento del que forma parte esta estructura.

En la base de cada pata de esta estructura en A (01 ) se encuentran dos caequillos separados una distancia determinada. De cada caequillo parte, abisagrada, una celosía plana (02) que del lado contrario se une, también en modo bisagra, a un sistema que dispone de una pareja de caequillos separados una distancia igual a la de los homólogos en la base de la estructura en A (01 ), con lo que se asegura el distanciamiento paralelo de ambas partes con el giro de las celosías planas (02). Un cilindro neumático anclado por la culata a la estructura en A (01 ) y por el otro lado a la placa con eje de pivotado (03) produce la regulación de la fuerza con que las celosías planas (02) se extienden.

En el sistema mecánico amarrado a las celosías planas (02) del lado contrario a la estructura en A (01 ) existe un eje de pivotado (03) soportado entre dos rodamientos de manera que se reduce al mínimo posible la resistencia al giro. Estos rodamientos se encuentran fijados en una estructura curvada de manera que reproduce una paralela a la sección de la parábola que forman ios espejos a limpiar, esta estructura es el ala exterior (04).

Anclado a este ala exterior (04), y con capacidad para pivotar derivada de su punto de amarre, parte una estructura que al igual que la anterior reproduce la sección paralela a la parábola a limpiar, el ala batiente (05), pero como consecuencia de unión abisagrada al ala exterior y por acción de un cilindro neumático, tanto por accionamiento de este cilindro como ante impacto con obstáculos, este ala batiente (05) podrá retroceder liberando el espacio interior de la parábola de espejos. Una configuración alternativa es la de disponer dos bisagras una tras la otra, la primera será una bisagra accionada ante impacto (12) que permanece forzada en una posición mediante la acción de un resorte de compresión (14), y la segunda bisagra accionada voluntariamente (1 1 ) mediante un actuador lineal del sistema de doble bisagra (13) que retraerá el ala batiente antes de que se produzca el impacto.

Finalmente se da una explicación de la acción conjunta del acoplamiento y del implemento y de cómo se procede a la limpieza. En el discurrir dei camión, pretendidamente en paralelo a la consecución de espejos -lazo-, es probable que ocurra alguno de los siguientes casos que implican desplazamientos relativos entre el elemento de limpieza y el espejo: errores de alineación en el discurrir del camión, irregularidades en el terreno - hoyos y peraltes- y encuentro con obstáculos que son partes integrantes de la parábola, como son los soportes dei tubo colector a lo largo dei lazo o las conducciones de aceite térmico a la tinalización del lazo de espejos.

Gracias a ios cilindros de inclinación y de orientación, y la acción derivada de las bisagras que les corresponde, es posible mantener la perpendicularidad y el posícionamienío centrado de la parábola dei implemento de limpieza y dei espejo, ambos parábolas, a pesar de las correcciones en altura y en rotación que ejecuta la grúa ante desniveles en el terreno y ante desviaciones dei camión respectivamente. Ademán durante el movimiento de corrección de los cilindros de inclinación en caso de irregularidad en el terreno, el implemento apoyará más en la mitad inferior o en la mitad superior de la parábola de espejos -arriba o abajo en función del tipo de irregularidad, peralte u hoyo- de manera que el movimiento de pivotado de las alas, del ala exterior y dei ala batiente, facilitarán que el implemento deslice a lo largo de la parábola sin incidir perpendicularmente rompiendo espejos. Además, ante el encuentro con posibles soportes, tuberías u otros elementos integrantes de ios captadores solares que suponen un obstáculo con el que se encuentra el ala interior, se hace este ala interior un ala batiente integrando la bisagra única con cilindro único o la bisagra doble con el actuador lineal del sistema de doble bisagra y el resorte de compresión.

No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan. Los materiales empleados, formas, tamaños, número de piezas y disposición de ios elementos que se describen serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración en la esencialidad del invento.