DESCRIPCIÓN

Objeto de la Invención

La presente invención se refiere a un sistema de unión rápida de chapas conformadas, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención desarrolla un sistema mediante el que resulta factible la unión vinculante entre las chapas conformadas que integran una construcción tubular del tipo conocido como "caja de torsión" (en terminología inglesa, "torquebox") , utilizable en instalaciones de concentración y aprovechamiento de energía solar a base de espejos cilindrico - parabólicos, y cuya caja de torsión constituye un elemento estructural a través del cual son transmitidos los esfuerzos de torsión aplicados por el sistema motriz a lo largo de todo el colector durante los ajustes y cambios de orientación de los espejos. El sistema de la invención prevé que las chapas conformadas que configuran la caja de torsión incluyan sendas pestañas a lo largo de sus bordes longitudinales, en las que mediante una operación de troquelado, estampación u otra técnica convencional, se configura una sucesión de patillas sobresalientes en relación con la pestaña de uno de los bordes laterales, y de aberturas complementarias en relación con la pestaña del borde lateral opuesto, de manera que el emparejamiento de dos chapas conformadas para la formación de la caja de torsión se realiza mediante adosado de las pestañas complementarias de dos chapas conformadas adyacentes, de manera que la vinculación se obtiene de forma fácil y rápida, y sin necesidad de aplicar tornillos, remaches, pasadores u otro medio convencional de la técnica conocida.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido principalmente dentro del sector industrial dedicado a la fabricación y/o instalación de plantas de aprovechamiento de energía solar.

Antecedentes y Sumario de la Invención

Es conocida por todos en general la amplia expansión que en la última década ha experimentado el número de instalaciones destinadas a la producción de energía térmica o eléctrica por aprovechamiento y transformación de otras energías alternativas. En particular, el acelerado agotamiento de los recursos naturales y los efectos adversos derivados del calentamiento global acrecentado por el uso de combustibles fósiles, ha motivado un incremento considerable en lo que se refiere a investigación y desarrollo de nuevas tecnologías destinadas a un mayor aprovechamiento de energías tales como la eólica y la solar .

La radiación solar incidente puede ser aprovechada tanto desde el punto de vista de su transformación directa en energía eléctrica con la utilización de paneles solares de células fotoeléctricas, como desde el punto de vista térmico, para su utilización consiguiente en el calentamiento de un fluido caloportador que a través de intercambiadores de calor, cede la energía captada a un segundo fluido, generalmente agua, aprovechable directamente como agua caliente o bien aprovechable para la producción de vapor que aplicado a una turbina permite la generación de energía eléctrica. En este último caso, cuando la energía solar es utilizada para el aprovechamiento de la energía calorífica de la radiación, el sistema habitualmente encontrado en el estado de la técnica consiste en la instalación de una multiplicidad de espejos reflectantes, de configuración normalmente parabólica o aproximadamente semicilindrica, montados sobre bastidores de soporte y equipados con mecanismos destinados a cambiar la orientación de los espejos de manera que éstos realicen un seguimiento de la trayectoria seguida por el sol de manera que con la orientación más adecuada, se logre el mejor rendimiento posible. De ese modo, los rayos supuestamente paralelos que inciden sobre la superficie de los espejos, son reflejados hacia el foco de la parábola, en cuya posición se encuentra situado el dispositivo receptor constituido por un tubo metálico por el que circula el fluido caloportador, rodeado por un tubo de vidrio, existiendo un vacio entre ambos. Este tubo metálico se encuentra soportado en lo que se conoce como "caja de torsión", expresión asociada al término inglés "torquebox", y que como se ha dicho anteriormente, puede consistir en una conducción tubular, asimismo metálica, que forma parte de la estructura general y que colabora con el sistema motriz para la transmisión de esfuerzos.

Con la disposición que se acaba de describir de manera resumida en lo que antecede, las instalaciones actuales permiten el aprovechamiento de la energía térmica asociada a la radiación solar, para la generación de una cantidad de vapor que aplicado a una turbina, permite obtener energía eléctrica. Sin embargo, y aunque como se dice anteriormente las instalaciones actuales consiguen el objetivo perseguido, no por ello están exentas de ciertos inconvenientes que sería deseable poder subsanar con vistas a mejorar el rendimiento de la instalación, así como a permitir una reducción apreciable de los costes constructivos . En efecto, la llamada caja de torsión esta sustentada a lo largo de su recorrido por elementos de apoyo, separados sucesivamente entre si por una distancia previamente calculada, cuyo número depende de la longitud del recorrido. Resulta deseable que la caja de torsión esté construida de tal modo que la flexión derivada de su peso (flecha) o de cualquier otro esfuerzo soportado por la misma, sea mínimo. En este sentido, se comprenderá que las características de resistencia integral y peso de la caja de torsión deben ser tales que garanticen un buen comportamiento de la misma tanto en lo que se refiere a torsión como en lo que se refiere a flexión, a efectos de evitar que la parábola pueda llegar a flectar. En la actualidad, las cajas de torsión conocidas se obtienen a partir de chapas conformadas que unidas entre sí, constituyen la conducción tubular mencionada, siendo normalmente tres o cuatro chapas conformadas las que configuran la caja de torsión, cada una de ellas curvada abarcando un arco correspondiente, y vinculada con las otras dos por medio de las respectivas pestañas de sus bordes longitudinales mediante la utilización de una multiplicidad remaches, tornillos, u otro tipo de pasadores. Esto añade una cantidad de peso indeseado a la caja de torsión, supone el empleo de una cantidad importante de mano de obra y de tiempo de montaje, con un incremento considerable de los costes que sería deseable evitar .

La publicación de Patente Internacional núm. WO 2009/043955 divulga una viga para colector solar cilindro- parabólico, un modo de fijación a la viga de brazos de sustentación de espejos, un bastidor y un procedimiento de fabricación de la viga, en la que dicha viga adopta una configuración cilindrica, interiormente hueca y de sección transversal circular, formada por dos o más piezas de la misma longitud que la viga y que tienen forma de sector circular, cada una de cuyas piezas presenta en relación con cada uno de sus bordes longitudinales la formación de una pestaña respectiva extendida radialmente hacia el exterior. Las pestañas de las diferentes piezas están provistas de orificios pasantes en posiciones correspondientes, destinados a permitir la inserción a través de los mismos de pasadores de unión entre pestañas adosadas de piezas contiguas cuando se unen entre si durante el montaje de la viga .

Teniendo en cuenta las consideraciones y desventajas mencionadas en lo que antecede, la presente invención se ha propuesto como objetivo principal el desarrollo de un sistema de unión rápida de chapas conformadas, mediante el que se eliminan sustancialmente tales desventajas. Este objetivo ha sido plenamente alcanzado mediante el sistema de unión rápida que va a ser objeto de descripción en lo que sigue, y cuyas características y particularidades esenciales se encuentran recogidas en la porción caracterizadora de la reivindicación 1 independiente. Otros detalles características aparecen en las reivindicaciones dependientes .

En esencia, el sistema de unión rápida de chapas conformadas propuesto por la invención permite que las chapas conformadas que se utilizan para la configuración de una caja de torsión, puedan ser vinculadas solidariamente entre sí de una manera tal que no es necesario emplear tornillos, remaches u otro tipo de fijadores a lo largo de los bordes de las chapas conformadas, salvo en posiciones extremas para garantizar la inmovilización de la unión entre chapas. Para ello, se ha previsto que cada una de las chapas conformadas que intervienen en la configuración de una caja de torsión, preferentemente aunque no exclusivamente tres chapas iguales, como se ha mencionado en lo que antecede, curvadas, esté dotada de una pestaña proyectada radialmente a lo largo de cada uno de sus bordes longitudinales, con perforaciones sucesivamente alineadas a lo largo de las mismas y separadas por distancias previamente definidas, realizadas mediante una operación de troquelado con punzón, estampación o equivalente, de manera que las perforaciones de una de las pestañas longitudinales están realizadas de manera que conservan el material y constituyen patillas ligeramente elevadas respecto al plano superficial de la propia pestaña, con un regruesamiento a modo de gota en el extremo de la patilla, por la cara interna de la misma, y las perforaciones de la pestaña asociada al otro borde longitudinal consisten en uno o más conjuntos de al menos dos aberturas. Las aberturas, preferiblemente dos, pueden estar dimensionadas con tamaños iguales o diferentes, en posiciones correspondiente enfrentadas con las patillas, estando tales parejas de aberturas dimensionadas para admitir, a través de una abertura de cada pareja, la inserción de una patilla respectiva perteneciente a la pestaña de otra chapa conformada adyacente, y por desplazamiento de una chapa conformada respecto a la otra, llevar la parte extrema regruesada de cada patilla a introducirse en la otra abertura de cada pareja. De ese modo, con la introducción de las porciones regruesadas de las diferentes patillas en sus respectivas aberturas, ambas chapas quedan sujetas entre si, siendo una operación fácil y rápida de llevar a cabo, en cualquier momento y lugar, y realizando después la inmovilización definitiva de ambas chapas conformadas previamente unidas en sus extremos con la ayuda de uno o más remaches o tornillos aplicados en posiciones extremas de las pestañas, o en el acoplamiento de tramos sucesivos de la caja de torsión. Con ello, se evita la aportación de pesos indeseados asociados al elevado número de remaches o tornillos utilizados en los montajes convencionales, se agiliza el montaje al evitar la necesidad de tener que realizar la unión entre chapas con procesos mucho más lentos como son, por ejemplo, la utilización de una determinada cantidad de tornillos y tuercas, o bien la aplicación de una cierta cantidad de remaches, que deben ser colocados en campo, o incluso la vinculación de las chapas con la utilización de puntos de soldadura para lo cual es necesario disponer de medios robotizados en campo, con las dificultades inherentes al mantenimiento o incluso tener que soportar las elevadas temperaturas de los lugares donde se realizan las instalaciones. Se comprende, pues, que una solución del tipo como la propuesta por la presente invención, no solo permite agilizar las labores constructivas sino que además supone una reducción considerable de los costes asociados.

Se puede contemplar igualmente, que cada pestaña longitudinal alterne perforaciones con mantenimiento del material para formar una patilla y perforaciones con parejas de aberturas, de tal manera que corresponden respectivamente con perforaciones con parejas de aberturas y perforaciones con patilla, en el borde longitudinal de la chapa contigua.

Breve Descripción de los Dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de un ejemplo de realización preferida de la misma, dado únicamente a título ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 es una vista esquemática, en perspectiva, de tres chapas conformadas conforme a la invención, preparadas para su unión rápida durante el montaje de una caja de torsión;

La Figura 2 muestra un detalle, en alzado lateral, de una porción seccionada en una pestaña longitudinal de una chapa conformada para ilustrar la formación de una patilla;

La Figura 3 ilustra un detalle, en planta, de una porción de pestaña portadora de una pareja de aberturas acoplamiento de una patilla de la Figura 2, y

La Figura 4 representa una porción seccionada, en alzado lateral, de dos pestañas de chapas conformadas unidas entre si por acoplamiento de las patillas de la Figura 2 en las parejas de aberturas de la Figura 3.

Descripción de una Forma de Realización Preferida

Tal y como se ha mencionado en lo que antecede, la descripción detallada de la forma de realización preferida del objeto de la invención, va a ser llevada a cabo en lo que sigue con la ayuda de los dibujos anexos, a través de los cuales se utilizan las mismas referencias numéricas para designar las partes iguales o equivalentes. Asi, atendiendo en primer lugar a la Figura 1 de los dibujos, se aprecia una representación esquematizada, en perspectiva, de tres chapas conformadas 1, 2, 3, construidas de manera que incluyen el sistema propuesto por la invención para permitir la unión mutua de las mismas de forma rápida y sin necesidad de herramientas o de elementos fijadores. Las tres chapas conformadas con iguales entre si, y están curvadas a través de un arco de 120°, de manera que una vez acopladas proporcionan una configuración tubular cilindrica, pero por la posición en la que aparecen representadas, los comentarios se van a realizar con respecto a la chapa 2 intermedia, siendo estos comentarios aplicables igualmente a cualquiera de las otras dos.

Tal y como se ha dicho, cada chapa conformada está dotada de una pestaña 4, 5 a lo largo de cada uno de sus bordes longitudinales, proyectada radialmente hacia el exterior desde el borde longitudinal correspondiente. Una pestaña longitudinal 4 presenta la formación, en posiciones equidistantes distribuidas a lo largo de su longitud, de parejas de aberturas 6, 7 pasantes, de las que una primera abertura 6 de cada pareja es de mayores dimensiones que la segunda abertura 7 de cada pareja, guardando entre ambas aberturas 6, 7 de cada pareja una distancia preestablecida.

Por su parte, la pestaña 5 del lado opuesto presenta, en posiciones predeterminadas de la segunda pestaña 5, correspondientemente enfrentadas a las posiciones de las parejas de aberturas 6, 7 de la primera pestaña mencionada, la formación de patillas 8, extendidas según la dirección longitudinal de la pestaña 5 a la que pertenecen y ligeramente elevadas con respecto al plano superficial de la misma, obtenidas mediante una operación de troquelado con punzón u otra equivalente.

Puesto que las chapas conformadas 1, 2, 3 son de un material metálico, las patillas 8 presentan un cierto grado de elasticidad que les permite volver a su posición inicial cuando son forzadas y quedan después liberadas de la acción aplicada sobre las mismas. Debe entenderse que la forma de realización descrita anteriormente, en la que una pestaña 4 longitudinal de cada una de las chapas conformadas 1, 2, 3 incluye las aberturas 6, 7 y la otra pestaña 5 longitudinal de dichas chapas conformadas incluye la patilla 8, es solamente un ejemplo ilustrativo de la invención, puesto que, en una variante de realización, una misma pestaña de cada una de las chapas, podría incorporar aberturas y patillas en posiciones sucesivamente alternadas a lo largo de su longitud, y lo mismo en la pestaña del lado opuesto pero con las posiciones de las aberturas y las patillas invertidas para facilitar el acoplamiento entre chapas conformadas adyacentes, cuando se realiza el montaje de las mismas para la formación de una caja de torsión, con la utilización del sistema de unión rápida de la presente invención.

La Figura 2 ilustra con mayor detalle la formación de una de patilla 8 mencionada. Se aprecia que durante la operación de punzonado o similar, se conserva el material correspondiente a la perforación realizada, siendo conformado para que adopte el estado posicional que se muestra en la Figura. Por la superficie de la cara interna, la patilla 8 presenta una zona regruesada 9, a modo de gota, en una posición cercana a su extremo libre.

Por su parte, la Figura 3 es un detalle de una porción de la pestaña 4 de una cualquiera de las chapas conformadas 1, 2, 3, destinada a ilustrar la formación de las parejas de aberturas 6, 7, alineadas entre sí según la dirección longitudinal de la pestaña, y guardando una corta distancia entre las mismas.

La Figura 4 de los dibujos es una ilustración explicativa de la manera en la que se lleva a cabo el acoplamiento entre chapas conformadas 1, 2, 3 contiguas de una caja de torsión, con la ayuda del sistema de unión rápida de la presente invención. Tal y como se ha mencionado en lo que antecede, la unión entre chapas viene proporcionada por el acoplamiento de las patillas 8 de una pestaña 5 correspondiente a una de las chapas conformadas, en la pareja de aberturas 6, 7 correspondiente de la pestaña 4 adosada a la anterior y correspondiente a la chapa conformada contigua a la anterior. Para ello, cada pestaña 8 se inserta a través de una abertura 6 enfrentada correspondiente, y tras el deslizamiento de una chapa 4, 5 con respecto a la otra 5, 4, se provoca la elevación de la patilla 8 por cesión elástica de la misma, ayudada por la forma de gota de la zona regruesada 9, hasta que dicha porción de gota alcanza la posición de la otra abertura 7, en la que se introduce merced a la recuperación elástica de la patilla, quedando de ese modo prisionera en el interior de la abertura, y por tanto ambas chapas conformadas unidas entre si por medio de las formaciones complementarias de patillas 8 y parejas de aberturas 6, 7 de sus respectivas pestañas 5, 4 adosadas. Como se ha dicho, la inmovilización definitiva de las chapas conformadas en la formación de la caja de torsión, puede llevarse a cabo con la ayuda de un remache, tornillo o equivalente en cada extremo.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de la presente descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas que de la misma se derivan, asi como llevar a cabo la realización práctica de su objeto.

No obstante lo anterior, y puesto que la descripción realizada corresponde únicamente con un ejemplo de realización preferida, se comprenderá que dentro de su esencialidad podrán introducirse múltiples modificaciones y variaciones de detalle, asimismo comprendidas dentro del alcance de la invención, y que en particular podrán afectar a características tales como la forma, el tamaño o los materiales de fabricación, o cualesquiera otras que no alteren la invención según ha sido descrita y según se define en las reivindicaciones que siguen.