Brevet FR2526135A1 — publié le 19831104

La présente invention concerne un dispositif destiné à orienter un capteur solaire en fonction du mouvement apparent du soleil. L'énergie solaire peut être récupérée sous forme de chaleur en uti- lisant un miroir concave destiné à concentrer les rayons captés vers un fo- yer opeut être placée, par exemple, une chaudière Comme le miroir concave doit suivre les mouvements apparents du soleil, il est nécessaire de prévoir un dispositif d'orientation du miroir en azimut et un dispositif d'orienta- tion du miroir en site Ces dispositifs d'orientation doivent assurer un mouvement et un positionnement précis du miroir en toute circonstance, et notamment malgré les actions variées du vent sur l'ensemble de la structure. Ces dispositifs doivent être aussiirréversibles, c'est à dire qu'une action di- recte sur le miroir ne doit pas dérégler sa position Enfin, les dispositifs doivent être simples, faciles à installer sur le site, et doivent conserver toutes leurs qualités bien qu'étant exposés aux intempéries. Les dispositifs d'orientation connus actuellement sont relativement complexes, et comportent des mécanismes délicats qui nécessitent un entre- tien périodique. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. L'invention concerne donc un capteur solaire comprenant un miroir concave monté sur un support mobile en rotation autour d'un axe de rotation, et comprenant un dispositif d'orientation contrôlant la position angulaire du miroir autour de cet axe de rotation - Selon une caractéristique essentielle de cette invention, le dispo- sitif d'orientation est constitué d'une vis montée suivant l'axe de rotation du miroir, reliée audit support mobile en rotation du miroir, d'un écrou mo- bile en translation coopérant avec la vis, et d'un vérin à double action commandant les déplacements en translation de l'écrou afin de commander en conséquence l'orientation du miroir. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vis est réalisée dans un matériau métallique, et l'écrou est réalisé dans une matière synthé- tique moulée. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront lors de la des- cription détaillée de l'exemple de réalisation qui va suivre, illustré par le dessin annexé. La figure unique représente, en coupe longitudinale, un dispositif 2 252 6135 d'orientation conforme à l'invention. Nous allons maintenant décrire l'exemple de réalisation en se reportant à la figure annexée On distingue sur cette figure une struc- ture rigide i fixée au sol, sur laquelle est fixé un tube rigide vertical 2 s'étendant essentiellement au-dessus de la structure 1, sur lequel vient s'emboîter concentriquement, par l'extérieur, un autre tube 3 relié au tu- be 2 par l'intermédiaire de roulements, de sorte que le tube 3 peut tour- ner librement par rapport au tube 2 Le tube 3 est en outre relié, par sa partie su-érieure, à une plaque radiale 4 elle-même reliée de façon démon- table à la partie supérieure 10 d'une pièce formant vis 5 De ce fait, la vis 5 est disposée concentriquement à l'intérieur du tube rigide 2 La vis présente la forme d'un tube dont la face extérieure cylindrique compor- te des gorges hélicoïdales t 5 et dont la face interne cylindrique 7 consti- tue le cylindre de travail d'un vérin à double action Ce vérin comprend donc un piston 8 pouvant coulisser à l'intérieur de l'alésage 7 de la vis , sous l'action d'un fluide de commande pouvant tre amené dans le cylindre de travail Le piston 8 est relié à une tige 9 qui débouche dans la partie inférieure du cylindre de travail 7 Bien sûr, le cylindrede tra- vail 7 est obturé vers le haut par une paroi radiale 10 étanche et vers le bas par une autre paroi radiale Il étanche traversée de façon étanche par la tige 9 L'extrémité externe 12 de la tige du vérin est reliée à une plaque radiale 13, et-à la périphérie de cette plaque 13 sont fixées des pièces rigides 14 qui s'étendent longitudinalement dans l'espace compris entre le tube rigide 2 et la pièce formant vis 5 Ces pièces rigides 14 sont fixées par leur partie supérieure à un écrou 15 qui est vissé sur la vis 5 et qui est assujetti à coulisser uniquement longitudinalement à l'in- térieur du tube 2 grâce à des pièces de guidage 16 s'étendant longitudina- lement sur la face interne du tube 2 et venant s'engager dans des encoches correspondantes ménagées sur la partie périphérique de l'écrou 15. Le dispositif d'orientation qui vient d'âtre décrit fonctionne de la manière suivante Le miroir du capteur solaire-est monté, par l'in- termédiaire d'un support approprié (non représenté), sur la plaque 4 De la sorte, on voit que le miroir est monté pivotant autour de l'axe verti- cal 17, puisqu'il est monté rigidement par rapport au tube vertical 3 qui peut tourner par l'intermédiaire des roulements par rapport à l'ensemble de la structure fixe 1, 2 On voit par conséquent que le dispositif d'o- rientation qui vient d'être décrit correspond à une commande de réglage du mircir en azimut La commande de rotation du miroir s'effectue donc par la commande de rotation de la plaque support 4 Pour réaliser cette rota- tion, il suffit d'envoyer dans l'une des deux chambres 18 ou 19 du vérin, un fluide de travail, de préférence liquide qui contrôle le déplacement du piston 8 Comme ce piston 8 est relié, par l'intermédiaire des pièces 9, 13, 14, à la pièce formant écrou 15, les déplacements linéaires du piston 8 entraînent donc des déplacements linéaires équivalents de l'écrou 15. Par conséquent, tous déplacements en translation de l'écrou 15 se tradui- sent par des déplacements en rotation de la vis 5 sur laquellel'écrou est vissé L'envoi de fluide dans les deux chambres du vérin entraine donc la rotation de la pièce formant vis 5 et par conséquent du miroir Bien sûr, les filets 6 de la vis 5 doivent être suffisamment inclinés pour que la transmission vis-écrou s'effectue avec un bon rendement On peut même s'ar- ranger pour choisir une inclinaison des filets de telle sorte que le mouve- ment soit irréversible, c'est à dire que les déplacements linéaires de l'écrou puissent entraîner la rotation de la vis mais que l'inverse soit impossible On peut remarquer aussi que avec une telle conception, la to- talité des filets de l'écrou 15 sont en contact permanent avec les filets de la vis 5 Cette disposition confère à l'ensemble un couple admissible en rotation très grand De ce fait, il est possible, comme préconisé dans l'invention, d'utiliser pour l'écrou 15 un matériau synthétique, tel, par exemple, qu'un nylon, une résine époxy, ou tout autre matière plastique de haute résistance L'association d'une vis métallique et d'un écrou en ma- tière synthétique donne au système vis-écrou des qualités mécaniques de frottement et d'usure excellente, évite tout problème de graissage, et per- met de réaliser une transmission pratiquement sans jeu et sans rodage L'é- crou, réalisé en matière synthétique, peut être usiné ou, de préférence, moulé. On peut compléter ce dispositif d'orientation par un carter é- tanche protecteur 20 fixé par dessous à la partie inférieure du tube 2, ou à son voisinage Ce carter permet ainsi d'enfermer complètement le système vis-écrou, ce qui permet de réaliser un dispositif qui résiste bien à toutes les intempéries L'alimentation en fluide hydraulique du vérin peut s'effec- tuer par des cana Bsations souples reliant un dispositif de pompes appropriées avec les chambres 18 et 19 Les canalisations (non représentées) peuvent être, par exemple, fixées sur le dispositif d'orientation au niveau de la plaque support 4, de la pièce formant vis 5, ou au niveau de l'extrémité 12 de la tige de piston 9. Le dispositif d'orientation qui vient d'être décrit permet en outre un démontage facile de l'ensemble du système vis-écrou et du vérin de commande En effet, pour rendre démontable cet ensemble, il suffit de prévoir une liaison entre la plaque radiale 4 et la pièce formant vis 5 réalisée par un emboîtement claveté ou à ergots 21 et vissé 22 depuis le dessus du dispositif Le démontage s'effectue alors par extraction du dis- positif vers le bas, sans aucun démontage du miroir ou de son support tour- nant 1, 2, 3, 4. On peut concevoir un dispositif d'orientation en site conçu de manière tout à fait identique à celui décrit précédemment; il suffit en effet de disposer un tel dispositif autour d'un axe de rotation 17 horizon- tal au lieu de vertical. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit, à titre d'exemple, mais elle en comporte au contraire toutes les variantes d'exécution. REVENDICATIONS 1. Capteur solaire comprenant un miroir concave monté sur un sup- port mobile en rotation autour d'un axe de rotation, et comprenant un dis- positif d'orientation contrôlant la position angulaire du miroir autour de cet axe de rotation, caractérisé par le fait que ce dispositif d'orien- tation est constitué d'une pièce formant vis ( 5) montée dans l'axe de rotation ( 17), reliée audit support mobile en rotation ( 4) du miroir, d'une pièce formant écrou ( 15) mobile uniquement en translation, coopérant avec la vis ( 5), et d'un vérin à double action ( 8, 9) commandant les déplacements en translation de l'écrou ( 15) afin de commander l'orientation du mircir. 2 Capteur solaire selon la revendication 1, caractérisé par le- fait que l'écrou ( 15) est réalisé dans une matière synthét 1 iqu te moulée. 3. Capteur solaire selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté- risé par le fait que ladite vis ( 5) est constituée d'un tube dont la face extérieure cylindrique comporte les filets ( 6) de la vis et dont la face interne cylindrique ( 7) constitue le cylindre de travail du vérin à double action commandé hydrauliquement, que ledit écrou( 15) comporte à sa périphé- rie des encoches coopérant avec des éléments de guidage ( 16) disposés Ion- gitudinalement, et que le piston ( 8) coulissant à l'intérieur de l'alésage ( 7) est relié, par des pièces rigides ( 9, 12, 13, 14) à l'écrou ( 15). 4 Capteur solaire selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'axe de rotation ( 17) est vertical, que le support du miroir est cons- titué d'un premier tube vertical ( 3) monté tournant autour d'un second tube vertical ( 2) lui-même relié rigidement à une structure ( 1) fixée au sol, que le premier tube ( 3) est relié, par sa partie supérieure, à une plaque ra- diale ( 4) fixée à l'extrémité supérieure de la vis ( 5) qui est disposée con- centriquement à l'intérieur du second tube ( 2), et que l'écrou ( 15) monté sur la vis ( 5) à l'intérieur du second tube ( 2) est guidé, par des éléments de guidage longitudinaux ( 16) disposés sur la face interne du second tube ( 2). 5 Capteur salaire selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la vis ( 5) est obturée, à sa partie supérieure, par une paroi radiale ( 10) et par sa partie inférieure par une paroi radiale ( 11) traversée de façon étanche par une tige ( 9) reliée au piston ( 8), et dont l'extrémité in- férieure ( 12) est reliée rigidement à l'écrou ( 15). 6 Capteur solaire selon les revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un carter étanche protecteur ( 20) fixé par dessous àla partie inférieure du second tube ( 2) ou à son voisinage. 7. Capteur solaire selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que la liaison entre la plaque radiale ( 4) et la pièce formant vis ( 5) est obtenue par emboîtement ( 21) et vissage ( 22) depuis le dassus, afin de permettre le démontage facile du dispositif par extraction vers le bas sans démontage du miroir ou de son support ( 1, 2, 3, 4).