CN112166555A - 管状流体致动器***和方法 - Google Patents
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Abstract
一种致动器,包括底板、顶板以及一个或多个轮毂组件,所述一个或多个轮毂组件在所述底板与所述顶板之间延伸并可旋转地联接所述底板和所述顶板。所述致动器还包括一个或多个波纹管单元,所述一个或多个波纹管单元设置在所述顶板与所述底板之间,所述一个或多个波纹管单元包括第一可膨胀波纹管和第二可膨胀波纹管,所述第一可膨胀波纹管和所述第二可膨胀波纹管由在所述第一波纹管与所述第二波纹管之间延伸的织带联接,所述第一波纹管和所述第二波纹管限定相应的且分开的第一波纹管空腔和第二波纹管空腔,其中所述波纹管单元的所述第一波纹管设置在所述底板的第一侧上,并且所述波纹管单元的所述第二波纹管设置在所述底板的与所述第一侧相对的第二侧上并设置在所述顶板与所述底板之间。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是2019年5月8日提交的名称为“TUBULAR FLUIDIC ACTUATOR AND METHODSYSTEM AND METHOD”的美国专利申请号62/845,118的非临时申请并要求其优先权,并且是2018年5月29日提交的名称为“TUBULAR FLUIDIC ACTUATOR AND METHOD SYSTEM ANDMETHOD”的美国临时专利申请62/677,560的非临时申请并要求其优先权。这些申请特此以引用的方式整体并入本文并用于所有目的。
本申请涉及2016年2月1日提交的名称为“FLUIDIC ACTUATOR SYSTEM ANDMETHOD”的美国临时专利申请15/012,715,该申请要求2015年1月30日提交的美国临时专利申请62/110,275的优先权。本申请还均涉及于2013年10月25日提交的美国申请序列号14/064,070和14/064,072,这两个申请要求均于2012年10月26日提交的美国临时申请号61/719,313和61/719,314的权益。所有这些申请特此以引用的方式整体并入本文并用于所有目的。
背景技术
常规的太阳能面板阵列是静态且不动的,或者被配置为全天跟踪太阳以提供最佳的太阳能捕获。静态太阳能面板阵列通常是不期望的,因为它们在白天期间并在一整年内都不能够移动并适应太阳的变化角度。
另一方面,常规的移动的太阳能面板阵列通常也因为其高安装成本、移动太阳能面板的机构的复杂性以及与致动太阳能面板相关联的相对高的能源成本而为不期望的。例如,一些***包括移动单独的太阳能面板或成组的太阳能面板的马达。这种马达和其他复杂的移动零件的安装和维护成本是高昂的。
鉴于前述内容,需要一种改进的太阳能面板致动***和方法,以致力于克服常规的太阳能面板致动***的上述障碍和缺陷。
附图说明
图1a和图1b示出了根据各种实施方案的太阳能***的相应的顶透视图和底透视图。
图2示出了在移动期间的太阳能***的侧视图。
图3示出了根据一个实施方案的致动器的侧视图,该致动器包括V形底板、平面顶板以及设置在顶板与底板之间的一组波纹管。
图4示出了太阳能跟踪***的实例,该太阳能跟踪***包括控制多行太阳能***的行控制器。
图5a、图5b和图5c示出了根据不同实施方案的波纹管单元的侧横截面图。
图6a、图6b和图6c示出了根据一个实施方案的波纹管组件的透视图、侧视图和顶视图。
图7a和图7b示出了根据一个实施方案的波纹管组件和流体管线的透视图和侧视图。
图8示出了根据一个实施方案的在流体管线与波纹管组件之间的联接件的特写横截面图。
图9a和图9b示出了根据一个实施方案的顶板的透视图和侧视图。
图10a和图10b示出了根据一个实施方案的且处于第一配置的底板的透视图和侧视图。
图11a和图11b示出了根据一个实施方案的且处于第二配置的图10a和图10b的底板的透视图和侧视图。
图12a和图12b示出了具有处于第二配置的图11a和图11b的底板的致动器组件的透视图和侧视图。
图13、图14a和图14b示出了根据另一个实施方案的致动器组件的实施方案。
图15a示出了根据另外的实施方案的致动器组件的实施方案。
图15b示出了根据再一个实施方案的致动器组件的实施方案。
图16和图17示出了根据又一个实施方案的致动器组件的实施方案。
图18a示出了根据另外的实施方案的致动器组件的实施方案。
图18b示出了根据再一个实施方案的致动器组件的实施方案。
图18c示出了根据另一个实施方案的致动器组件的实施方案。
图19a示出了根据另外的实施方案的致动器组件的实施方案。
图19b示出了根据再一个实施方案的致动器组件的实施方案。
图20、图21a、图21b、图22a和图22b示出了波纹管的示例实施方案。
应注意,附图不是按比例绘制的,并且贯穿附图,出于说明性目的,具有相似的结构或功能的元件总体上由相似的附图标记表示。也应注意,附图仅意图方便对优选实施方案的描述。附图未示出所描述的实施方案的每一方面并且不限制本公开的范围。
具体实施方式
由于当前可用的太阳能面板致动***是有缺陷的,因此如本文所描述的流体致动***可证明是期望的并且为广泛的应用(诸如使太阳能面板围绕一个或多个轴线高效地且成本有效地移动)提供了基础。根据本文中公开的各种实施方案,此结果可通过可作为致动器组件的部分的顺应性加压流体填充致动器(下文被称为囊状物、波纹管等)来实现。
图1a和图1b示出了根据各种实施方案的太阳能***100的相应的顶透视图和底透视图。图2示出了太阳能***100的侧视图。如图1a、图1b和图2所示,太阳能***100可包括沿着具有轴线X1的长度设置的多个光伏电池103和被配置为共同地移动光伏电池103的阵列的多个气动致动器101。如图1b所示,光伏电池103联接到沿着平行于轴线X1的平行轴线X2延伸的轨道102。多个致动器101中的每一者在轨道102之间延伸并且联接到该轨道,其中致动器101联接到相应的柱104。如图2所示,柱104可沿着轴线Z延伸,在各种实施方案中,该轴线Z可垂直于轴线X1和X2。
如图2所示,且如本文更详细地论述的,致动器101可被配置为基于太阳的角度或位置而共同地使光伏电池103的阵列倾斜,这对于最大化光伏电池103的光暴露并由此最大化光伏电池103的电输出可能是期望的。在各种实施方案中,致动器101可被配置为使光伏电池103在如图2所示的多个配置之间移动,所述多个配置包括中性配置N,其中光伏电池103沿着垂直于轴线Z的轴线Y设置。相对于中立配置N,致动器101可被配置为将光伏电池103移动到第一最大倾斜位置A,第二最大倾斜位置B,或者这两者之间的任何位置。在各种实施方案中,在中性配置N与最大倾斜位置A、B之间的角度可为任何合适的角度,并且在一些实施方案中,可为相同角度。这种移动可被使用来相对于太阳的角度将光伏电池103朝向太阳定位,以使光朝向期望的位置反射等。
在如图1a和图1b所示的一个优选实施方案中,太阳能***100可包括多个光伏电池103,这些光伏电池由沿着公共轴线设置的四个致动器101共同地致动。然而,在另外的实施方案中,太阳能***100可包括任何合适的数量的致动器101,包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十五个、二十个、五十个、一百个等。类似地,在另外的实施方案中,任何合适的数量的光伏电池103可与太阳能***100相关联。另外地,尽管本文中的示例实施方案中示出了光伏电池103,但在另外的实施方案中,可使用致动器101来移动各种其他物体或结构,包括镜、反射器、成像装置、通信装置等。
在各种应用中,锁止致动器旋转的能力可能是期望的。在一些实施方案中,锁止可以预定角度产生。在各种应用中,以平的或0度、45度或者最大范围运动锁定进行锁止可能是期望的。其他应用可包括瞬时锁止,或者冻结运动并以任何角度增大硬度的能力。
在可能要求特定角度锁止的应用中,可采用多种机构。对于极限角度锁止,可采用硬止挡件。硬止挡件可为防止旋转经过设定角度的固态特征。在一些实例中,波纹管300(参见图3)可能会被过度加压以至于向上压靠在硬止挡件上,从而增加其在极限角度下的硬度。
硬止挡件特征可采取多种形式。例如,在一些实施方案中,致动器组件101可包括联接到致动器组件101的顶板310和底板330(参见图3)并在这两者之间延伸的一个或多个拉伸绳或织带。在另一个实例中,阳凸台可被提供作为致动器组件101的部分或接近于该致动器组件,使得与凸台的接触约束致动器组件的运动范围。在各种实施方案中,这种硬止挡件可有益于防止致动器组件在大风中受损或暴露于可能会使致动器组件过度延伸的其他力。对硬止挡件加压还可防止激发由振荡载荷(诸如风)引发的破坏性谐振频率。在一些实施方案中,当预期会暴露于不期望的力(例如,在暴风雨期间等)时,将致动器组件抵靠硬止挡件收起可能是有益的。这些硬止挡件也可具有锁定特征,以便当撞击时停止***的所有移动。这可用作收起机构,其可进一步防止***在大风事件中受损。
在一些实施方案中,处于0度或铅垂于重力的位置锁止可能是期望的。可实现此行为的机构包括但不限于:4杆连杆、气动撞锤、螺线管、可锁定阻尼器、回位弹簧、膨胀的囊状物、压敏肘节等。
根据另外的实施方案,可以各种合适的方式提供收起、锁止或硬止挡件。例如,在一个实施方案中,出于收起目的,可能会存在单独的致动器锁止件。例如,可使用单独的小囊状物来致动刚性地或近刚性地固定致动器组件的锁定机构。在一个实施方案中,这种机构可包括接合对应的孔或狭槽的销,或者这种机构可包括接合对应的特征,从而实现多个锁定位置的多个销或带齿布置。在另一个实施方案中,这种机构可包括对应的制动衬块,该对应的制动衬块独立于***位置而实现连续锁定。根据一些实施方案,也可使用非正常装载来接合锁定机构。
在另外的实施方案中,可使用杆式连杆锁止件来收起或锁定致动器组件101。例如,在一个实施方案中,可使用致动器操纵的四杆连杆来锁止***运动。在这种实施方案中,出于收起目的等,可使用在顶板310与底板330之间的偏心四杆连杆来固定致动器组件101的位置。这种机构可通过外部致动器、集合囊状物压力、非正常装载等来致动。
其他实施方案可能会要求瞬时锁止,或者在任何位置锁止。可用于实现此行为的机构包括但不限于:空气制动器、鼓式制动器、锁止销。锁止机构可通过气动、液压、电子、无源手段或任何其他方法来操纵。
在一些实施方案中,对于致动器组件101,阻尼件可能是期望的。阻尼件可直接地或通过***/附加机构并入到致动器组件101的架构中。阻尼器可被配置为通过提供减少太阳能面板的突然或急速移动的阻力来使联接到致动器组件的太阳能面板103平滑地移动。换句话说,阻尼器可被配置为对抗动态载荷模式(例如,风引发的振荡模式)并且帮助致动器组件平滑地振荡。另外地,包括阻尼器可能是有益的,因为其可允许致动器组件101在较低操作压力下操作,这可能会造成致动器组件上的应力(包括波纹管、囊状物等上的应力)减小。
为了增加因摩擦所致的能量损失并增强阻尼,在一些实例中,可采用对高摩擦系数材料的材料选择。在一些实施方案中,在包括在各种基于摩擦的枢轴阻尼器中的情况下,可通过改变由波纹管施加的集合力来调节阻尼系数。通过增加集合波纹管压力,可增加由阻尼器提供的硬度,这对于高动态载荷情况是理想的。
在另外的实施方案中,阻尼器可以任何合适的方式配置。例如,阻尼器可联接到顶板330和底板310(参见图3);该阻尼器可联接到底板310和第二支撑件等。附加阻尼器本质上可为线性的或旋转的。
附加阻尼器可利用粘性流体动力学、向心加速度、摩擦损失、气体扩散或任何其他适用现象。在另外的实施方案中,阻尼器可位于内部或直接地集成到顺应性流体致动器、波纹管或囊状物中。例如,可膨胀波纹管的材料可具有高阻尼系数,可膨胀波纹管可部分地填充有具有高阻尼系数的顺应性材料,多孔材料块可***到可膨胀波纹管中,这限制了流体在所述材料中的流入和流出,从而实现阻尼,由于响应于外部压力而改变体积的弹性体材料块具有显著的阻尼系数,波纹管可包裹在阻尼弹性体材料中,依此类推。
增加阻尼和能量损失的附加机构包括但不限于:离心式离合器、粘性调速器、线性粘性阻尼器、缓冲器、粘弹性挤压肋等。在另外的实施方案中,囊状物或波纹管可填充有流体,诸如水等,以产生合适的阻尼效果。根据各种实施方案,阻尼器可采取线性和旋转形式两者。在另外的实施方案中,阻尼器可与挠曲件、轮毂或枢轴***集成或者集成在板之间。例如,挠曲件可被包封在弹性体阻尼材料中,该弹性体阻尼材料可进一步用于维持端板分开,或者弹性体阻尼块可被堆叠在板之间。
致动器组件101可固定到机架、从动柱、空间框架,直接地固定到地面,或任何其他合适的基板。例如,如图1a、图1b和图2所示,致动器组件101可经由柱104联接到地面或其他结构。致动器组件101可使用螺栓、螺母和垫圈通过构件的凸缘或通过波纹管单元的织带来安装到此柱。致动器底板可具有内置安装特征,或者可使用单独的安装支架。
致动器组件101可通过安装支架附接到基板。安装支架可包括多个部件。安装支架可允许以一个或多个矢量或旋转角度进行位置调整。安装支架可并入到致动器板中或代替致动器板起作用。在一些实施方案中,致动器组件101可直接地安装在基板(诸如从动梁)上。在其他情况中,致动器组件101可利用安装基板、梁或框架来增大致动器组件101的强度。
在另一个实施方案中,致动器组件101可包括基座,该基座包括多个支腿。在另外的实施方案中,太阳能致动器组件101可包括保持一个或多个配重的基础架构。在一个实施方案中,配重可包括可填充有流体(诸如水)的罐。这种实施方案可能是期望的,因为致动器组件101为了运输可能是轻质的,于是通过在期望的位置处用水或其他压载物填充配重来固定在适当的位置。
在各种实例中,致动器组件可使有效载荷旋转,包括如图1a、图1b和图2所示的光伏电池103的有效载荷。有效载荷可以多种方式附接到致动器组件101。在一些实施方案中,顶板可附接到有效载荷,而底板保持固定到底座。在具有不同架构的实施方案中,有效载荷可附接到中心板,而框架板可固定到静态底座。
为了将有效载荷附接到致动器组件101,可采用伸展支架或伸展轨道的使用。伸展支架刚性地附接到致动器组件101的旋转板或部件。支架可延伸超过其可附接的板的末端。这种伸展距离可根据有效载荷的结构、法规或商业规定的需要而变化。
伸展支架可由金属(诸如但不限于钢、铝)、塑料或复合材料(诸如碳纤维或玻璃纤维)构成。伸展支架可包括滚动成形区段、挤出件、铸件、复合铺层或通过任何合适的方法制造的零件。有效载荷可附接到垂直于伸展支架延伸的并可附接到该伸展支架的轨道。
致动器组件101的一些实施方案可经由中心管将有效载荷附接到致动器。管可联接有效载荷和致动器组件101并且可将来自致动器的扭转载荷从旋转轴线向下传递到远处。扭矩管可并入伸展支架以将附接点伸展到有效载荷附接点。
在一些实施方案中,一个或多个致动器组件101可联接在一起。例如,一对单轴线致动器组件101可经由一个或多个太阳能面板103和/或在致动器组件101之间延伸的支撑件而联接在一起。类似地,另一个实施方案包括多个致动器组件101,这些致动器组件经由一个或多个太阳能面板103和/或在致动器组件101之间延伸的支撑件而联接在一起(例如,如图1a和图1b所示)。在这种实施方案中,两个或更多个致动器组件可协同地移动以移动单个太阳能面板阵列100。如在各种实施方案中所示,这种致动器组件101可经由柱104等锚固在地面中。可使用螺栓和螺母用连接支架将支撑件联结在一起,或者用在两种长度的支撑件之间的嵌套特征来进行这种联结,这可消除对附加零件的需求。例如,致动器组件101可经由螺栓组件联接到柱104。
在一个应用中,致动器组件可用于移动和定位联接到顶板的太阳能面板103。例如,在第一实例中,致动器组件101可包括柱104,该致动器组件搁置在该柱上。根据一些实施方案,柱104可由基座保持或设置在地面中(例如,经由地脚柱、地脚螺钉等)。此柱104可根据现场装载条件以可变长度打入地面中。柱104可为具有I形、C形、帽形或其他横截面的钢部件。柱104可用镀锌、热浸镀锌或某种其他耐腐蚀方法进行处理。
尽管本文中的各种示例实施方案描述了具有太阳能面板103的致动器组件101的使用,但在另外的实施方案中,致动器组件101可用于致动或以其他方式移动任何其他合适的物体,包括集中器、反射器、折射器等。
具有两个囊状物或波纹管的致动器组件101可被配置为移动太阳能面板103,该太阳能面板经由相应的支撑件102联接到致动器组件101的顶板,该支撑件可彼此垂直地安装并且沿着太阳能面板的相应的长度延伸。如本文所论述,单轴线致动器组件的囊状物或波纹管可被配置为膨胀和/或收缩以移动太阳能面板。支撑件102可为某种轻质钢通道。此通道可具有C形、Z形或某种其他期望的横截面。此通道可以某种其他方式滚动成形、弯曲或制造。
图3示出了根据一个实施方案的致动器101的侧视图。如在图3的实例中所示,致动器101包括V形底板310、平面顶板330以及设置在顶板330与底板310之间的波纹管组件301的多个波纹管300。在存在轮毂组件370的情况下,轮毂组件370可旋转地联接底板310和顶板330并且在底板310与顶板330之间延伸。
图3的示例实施方案示出了处于中性配置N(参见图2)的致动器101,其中顶板330沿着轴线Y延伸,在中性配置N中,该轴线Y垂直于轴线Z。然而,如本文所论述,顶板330可被配置为基于波纹管组件301的波纹管300的选择性膨胀和/或收缩而向左和向右(或如本文所论述的向东和向西)倾斜。致动器101的部件可包括各种合适的材料,包括金属(例如,钢、铝、铁、钛等)、塑料等。在各种实施方案中,可涂覆金属零件以实现防腐蚀(例如,热浸镀锌、预镀锌等)。
行控制器380可经由气动管线390与致动器的波纹管300可操作地联接。更具体地,东侧波纹管300E可经由东侧气动管线390E联接到行控制器380的气动回路382。西侧波纹管300W可经由西侧气动管线390W联接到行控制器380的气动回路382。气动控制单元384可操作地联接到气动回路382,这可控制气动回路382来使波纹管300选择性地膨胀和/或收缩,以使致动器101的顶板330移动,以便使联接到顶板330的光伏电池103倾斜。
例如,如本文所描述,致动器101的波纹管300可膨胀和/或收缩,这可致使波纹管300沿着波纹管300的宽度扩张和/或缩紧并且导致轮毂组件370的旋转以及底板310和顶板330相对于彼此的移动。当太阳能***100在如图2所示的中性位置N与最大倾斜位置A、B之间移动时,就会产生轮毂组件370的这种移动。
如本文更详细地论述的,波纹管组件301可包括任何合适的多个波纹管300,其中波纹管300为任何合适的尺寸和形状。另外地,如本文更详细地论述的,波纹管组件301可包括一个或多个波纹管单元(例如,参见图5a至图5c的波纹管单元302),其中一个或多个波纹管单元中的每一者包括任何合适的多个波纹管,在一些实施方案中包括任何合适的偶数数量个波纹管300。如本文所描述,在一些实施方案中,各自具有两个波纹管300的多个波纹管单元可堆叠以形成波纹管组件301。
在各种实施方案中,波纹管300可被配置为当流体被引入到中空波纹管300中时或当波纹管300以其他方式膨胀时沿着波纹管300的宽度扩张。因此,波纹管300可被配置为当流体被从中空波纹管300移除时或当波纹管300以其他方式收缩时沿着波纹管300的宽度缩紧。
在波纹管300被配置为基于增加的压力、流体或膨胀而在宽度方向上扩张并被配置为基于减小的压力、流体或膨胀而在宽度方向上缩紧的情况下,光伏电池103经由一个或多个致动器101进行的移动可以各种方式实现。例如,参考图3的实例,可经由以下一者或多者实现光伏电池103向西(即,在此实例中为向右)旋转:
表1–使致动器101向西旋转的动作的实例
再次参考图3的实例,可经由以下一者或多者实现光伏电池103向东(即,在此实例中为向左)旋转:
表2–使致动器101向东旋转的动作的实例
因此,在各种实施方案中,通过选择性地增加和/或减小波纹管300E、300W内的流体量,顶板330和光伏电池103可被致动以跟踪太阳的位置或角度。
管状致动器组件101可为流体驱动的对抗型致动器。管状致动器101可由加压的工作流体驱动。工作流体可为气体(诸如空气)或液体(诸如水、油等)。
管状致动器组件101可根据对抗性差力的原理工作。例如,在对抗式致动器中,两个产生力的线性子致动器(例如,波纹管300、波纹管组件301和/或波纹管单元302)可放置在枢轴的任一侧上。子致动器可产生不同量值的力。线性子致动器的延伸长度可与其产生的力紧密地相关。子致动器可被说成具有“力-位置”关系。产生的力的量值以及因此致动器组件101的相关长度可由控制***384决定。控制***384可选择两个子致动器的力值。在完成此操作时,致动器组件101的自由部件或顶板330可旋转,直到由每个致动器产生的扭矩(力乘以力矩臂)总计为零为止。如果将外部扭矩施加到致动器组件101的旋转部分(例如,顶板330),则致动器组件101可旋转,直到扭矩(外部和内部)的和为零为止。
在管状致动器组件101的一些实例中,子致动器可为如本文所论述的膨胀的囊状物或波纹管300。这些囊状物或波纹管300可定位在枢轴的相对侧上。根据压力,控制器384可膨胀至致动器组件101的自由板(例如,顶板330)的角度,波纹管300可供应确定量的力。在给出指定角度的情况下,囊状物或波纹管300可在距中心轮毂组件370的确定距离处施加这个力。在给出由旋转顶板330呈现的角度的情况下,这可产生由每个波纹管300施加的确定力矩。在给出可设定任一个波纹管300中的压力的特定控制条件的情况下,所有这些就可产生确定位置。当两个波纹管300中的压力已经由控制单元384设定时,致动器组件101可旋转,直到由两个波纹管300产生的扭矩(力乘以力矩臂)相等为止。如果外部扭矩被施加到顶板330,则致动器组件101可旋转,直到扭矩(外部和内部)的和为零为止。考虑到外部载荷条件,致动器组件101可表现出确定“压力-位置”关系。
在一些实例中,根据波纹管300如何附连到顶板330和/或底板310,作用中心可朝向或远离轮毂组件370的平衡点或枢轴迁移。作为一个实例,当波纹管300处于高压,并且在轮毂组件370的延伸侧上时,接触补片,以及因此由波纹管300施加的力的作用中心可朝向轮毂组件370的中心枢轴移动得更近。在顶板330旋转并且波纹管300可从延伸状态变为压缩状态时,接触补片可扩张并且作用中心可移动远离轮毂组件370的枢轴点。可设想多种致动器配置来利用这种效果。
在各种实施方案中,中空波纹管300可被配置为用流体(例如,空气、液体等)膨胀和/或收缩,这可致使波纹管300改变尺寸、形状和/或配置。另外地,波纹管300可为可变形的,使得波纹管300可改变尺寸、形状和/或配置。
波纹管300可以各种合适的方式在第一配置与第二配置之间改变。例如,波纹管300在未被加压或处于中性压力时可自然地呈现第一配置并然后可经由对波纹管300的物理压缩和/或负加压而呈现第二配置。另外地,波纹管300在未被加压或处于中性压力时可自然地呈现第二配置并然后可经由波纹管300的物理膨胀和/或正加压而呈现第一配置。
另外地,波纹管300可在第一加压下处于第二配置并通过加压到比第一压力大的第二压力来扩张到第一配置。另外地,波纹管300可在第一加压下处于第一配置并通过加压到比第一压力小的第二压力来缩紧到第二配置。换句话说,波纹管300可经由选择性加压和/或经由物理压缩或扩张来扩张和/或缩紧。
在一些实施方案中,可能会期望波纹管300在各种配置中以接触和/或滚动方式接合顶板330和/或底板310。在一些实施方案中,顶板330和/或底板310的接触区域可提供用于波纹管300的卷褶部之间的滚动接触,如本文中更详细地论述的,这在波纹管300的移动期间可能是有益的。另外地,这种接触区域可能是有益的,因为它可减小压缩期间波纹管300上的应变并且可在某些配置中增加波纹管300的硬度。
尽管在本文中示出了波纹管300的某些示例实施方案(例如,图5a至图5c、图6a至图6c、图20、图21a、图21b、图22a和图22b),但这些示例实施方案不应被解释为对在本发明的范围和精神内的各种各样的波纹管形状、尺寸和几何形状进行限制。例如,在一些实施方案中,卷褶部可具有变化的大小和形状,包括变化的图案等。另外地,波纹管300可具有弯曲或圆化轮廓或者可包括边缘、正方形部分等。
致动器组件101可基于波纹管300的膨胀和/或收缩而移动来呈现多种配置。例如,致动器组件101可呈现第一配置A,其中顶板330的平面TO平行于底板310的平面BA。在该第一示例配置A中,波纹管300具有相等的长度并且具有垂直于顶平面TO和底平面BA的笔直中心轴线CE。在这种配置中,波纹管300可处于中性压力、部分地膨胀或部分地收缩。因此,通过使致动器组件101的波纹管300选择性地膨胀和/或收缩,顶板330的平面TO可移动到各种期望的位置。
在一些实施方案中,单自由度(DOF)致动器可堆叠,以实现2个DOF、3个DOF或任何其他数量个DOF。
致动器组件101的架构可采取多种形式。一个示例致动器101组件可包括可旋转地联接到底板310的顶板330。底板310则刚性地联接到柱104、框架或任何其他合适的基板。可膨胀的柔性子致动器、囊状物或波纹管300可设置在联接的任一侧上。当不同程度地膨胀时,波纹管300可使顶板330旋转到特定位置。此示例架构可以任何合适的方式进行修改。
在一个实施方案中,顶板330能够可旋转地联接到呈倒V形状的底板310。波纹管300可在其翼部的下侧上与顶板330接合并与V形板底板310的支腿311接合。V形板可采取任何合适的角度来实现期望的运动范围、硬度或任何其他行为或性能。在一些实施方案中,可能会期望V形板角度为90度。为了更大的运动范围,V形板可具有小于10度的角度。为了更大的硬度,致动器组件101可具有大于120度的底板角度。在一些实施方案中,可能会期望具有处于极限(180度,平)的底板角度,其中波纹管300在联接的任一侧上压在板的翼部上。在一些实例中,可能还期望具有角度为0度的板。在一些实例中,底板310可能更适宜称为中间板,因为波纹管300可作用在薄板的任一侧上,而不是作用在相对凸角上。同样地,顶板330可采取V形形状并且可以任何角度(例如,图15b、图17a至图17c、图18和图19)配置。在一些实例中,任一个板310、330的V形形状也可倒置。致动器组件101可包括顶板310和底板330的任何组合。
另一个实施方案可包括刚性地附连到安装基板的A形框架。中心板能够可旋转地联接到A形框架的中心。波纹管300可安装成与中心板的任一侧接合。波纹管300可通过附接到波纹管300的织带或横带来附接到联接点。波纹管300也可附连到框架或中心板。
转到图4,在各种实施方案中,多个太阳能***100可由太阳能跟踪***400中的行控制器380致动。在此实例中,四个太阳能***100A、100B、100C、100D可由单个行控制器380控制,该单个行控制器被示出为可操作地联接到这四个太阳能***。如本文更详细地描述的,在一些实例中,可一致地控制多个***100或***100的子集。然而,在另外的实施方案中,多个***100中的一个或多个***100可以不同于一个或多个其他***100的方式控制。
尽管本文中示出和描述的各种实例示出了具有不同的多行***100的太阳能跟踪***400,但这些实例不应被解释为对在本公开的范围和精神内的光伏面板103和流体致动器101的各种各样的配置进行限制。例如,一些实施方案可包括单个行或任何合适的多个行,包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个、十五个、二十个、二十五个、五十个、一百个等。
另外地,给定的行可包括任何合适的数量的致动器101和光伏面板103,包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个、十五个、二十个、二十五个、五十个、一百个、两百个、五百个等。行可由多个物理上离散的***单元限定。例如,***单元100可包括联接到一个或多个光伏面板103的一个或多个致动器101。
在一些优选实施方案中,多个太阳能***100的轴线可在南北取向上平行延伸,其中各行中的致动器101被配置为使光伏面板围绕东-西轴线旋转。然而,在另外的实施方案中,***100的轴线可以任何合适的布置和任何合适的取向设置。例如,在另外的实施方案中,一些或所有行可能不平行或不南北延伸。另外地,在另外的实施方案中,行可为非线性的,包括以弧形、圆形等设置。因此,本文中的具体示例(例如,指示“东侧”和“西侧”)不应被解释为是限制性的。
而且,成行的***100可以各种合适的方式(包括经由多个柱)联接到地面、联接在水面上方等。另外地,尽管本文中描述的各种实施方案描述了被配置为跟踪太阳的位置或移动到提供最大光暴露的位置的太阳能跟踪***400,但其他实例可被配置为将光反射到期望的位置(例如,太阳能收集器)等。
转向图5a至图5c,示出了波纹管单元302的三个示例实施方案302A、302B、302C。如图5a至图5c所示,波纹管单元302可包括经由织带303联接的一对波纹管300,其中波纹管300中的每一者限定一个或多个波纹管空腔305。例如,图5a示出了波纹管单元302A,该波纹管单元包括经由织带303连接的一对波纹管300,其中波纹管300限定相应的且分开的单个波纹管空腔304。图5b示出了波纹管单元302B,该波纹管单元包括经由织带303连接的一对波纹管300,其中波纹管300限定相应的且分开的第一波纹管空腔304A和第二波纹管空腔304B。图5c示出了波纹管单元302C,该波纹管单元包括经由织带303连接的一对波纹管300,其中波纹管300限定相应的第一波纹管空腔304A和第二波纹管空腔304B,该第一波纹管空腔和该第二波纹管空腔经由端口305连接,该端口允许流体通过波纹管空腔304A、304B之间。
尽管示出了波纹管单元302的三个实例302A、302B、302C,但这不应被解释为对在本公开的范围和精神内的波纹管单元的各种各样另外的实施方案进行限制。例如,另外的实施方案可包括具有任何合适的多个空腔304(例如,三个、四个、五个、十个、二十个等)的波纹管300。
另外地,在各种实施方案中,波纹管单元302可包括一个或多个对称平面。例如,如图5a至图5c的实例302A、302B、302C所示,波纹管单元可包括竖直地延伸穿过织带303的第一对称平面;并且可包括水平地延伸穿过织带303和波纹管300的第二对称平面;并且可包括竖直地延伸穿过织带303和波纹管300的第三对称平面。在一些实施方案中,可不存在一个或多个这样的对称平面。
而且,在各种实施方案中,波纹管300可具有某一形状,使得波纹管300从织带303向外变得越来越厚,如图5a至图5c所示,并且然后朝向末端变得越来越薄。然而,在另外的实施方案中,波纹管可具有各种合适的形状和尺寸。例如,在一些实例中,波纹管可包括卷褶部、肋等。
转到图6a至图6c,示出了波纹管组件301的一个实施方案301A,该波纹管组件包括第一波纹管单元302X和第二波纹管单元302Y。如在此示例实施方案301A中所示,第一波纹管单元302X包括经由第一织带303X联接的第一细长管状波纹管300X1和第二细长管状波纹管300X2,并且第二波纹管单元302Y包括经由第二织带303X联接的第一波纹管300Y1和第二波纹管300Y2。
第一波纹管单元302X和第二波纹管单元302Y被示出为处于堆叠状态并经由细长的顶夹紧杆307和底夹紧杆308联接在一起,该顶夹紧杆和底夹紧杆设置在波纹管单元302的织带303处并沿着该织带的长度延伸。更具体地,顶夹紧杆308被设置成邻接第一波纹管单元302X的第一织带303X,而底夹紧杆307被设置成邻接第二波纹管单元302Y的第二织带303Y。顶夹紧杆307和底夹紧杆308经由延伸穿过织带303的螺栓309联接。
如在图6a至图6c的实例中所示,顶夹紧杆307和底夹紧杆308的接合波纹管单元302的织带303的部分可具有圆化轮廓,为了降低损坏织带303以及将故障点引入到该织带的可能性,这可能是期望的;然而,在另外的实例中,顶夹紧杆307和底夹紧杆308可具有任何合适的轮廓。而且,除了螺栓309之外或作为其替代方案,顶夹紧杆307和底夹紧杆308可以各种合适的方式联接在一起。
第一波纹管单元302X和第二波纹管单元302Y还包括端口306,该端口与由波纹管300限定的空腔304(例如,参见图5a至图5c)连通。例如,第一波纹管单元302X包括与第一波纹管300X1相关联的第一端口306X1和与第二波纹管300X2相关联的第二端口306X2。第二波纹管单元302Y包括与第一波纹管300Y1相关联的第一端口306Y1和与第二波纹管300Y2相关联的第二端口306Y2。所有端口306被示出为设置在波纹管组件301A的同一侧上。例如,第一波纹管单元302X包括与第一波纹管300X1相关联的第一端口306X1和与第二波纹管300X2相关联的第二端口306X2。第二波纹管单元302Y包括与第一波纹管300Y1相关联的第一端口306Y1和与第二波纹管300Y2相关联的第二端口306Y2。所有端口306被示出为设置在波纹管组件301A的同一侧上。
第一波纹管单元302X和第二波纹管单元302Y可以各种合适的方式配置,包括图5a至图5c所示的配置302A、302B、302C,或者任何其他合适的配置。而且,尽管图6a至图6c的示例波纹管组件301A具有两个波纹管单元302,但另外的实例可包括任何合适的多个波纹管单元302或可具有单个波纹管单元302。
尽管本文中示出的致动器组件101的某些示例实施方案包括特定数量的波纹管300(例如,四个、两个、一个、零个),但这些实例不应被解释为对在本发明的范围和精神内的致动器组件101的各种各样的配置进行限制。例如,致动器组件101的各种实施方案可包括任何合适的多个波纹管300(例如,3个、5个、6个、7个、8个或更多个);可包括单个波纹管300;或者可能不存在波纹管300。波纹管300的取向和其施加的力的方向也可改变。致动器组件101的旋转运动可用提供不平行且不在相同方向上的力的波纹管300完成,但波纹管300可定向在旋转致动的枢轴点的同一侧上,使得该力为平行的但是在相反方向上,或者波纹管300可定向为使得其与枢轴点偏离90度,使力是垂直的,或者在许多其他取向上,其中由致动器组件101中的每个波纹管300产生的力矩是在不同方向上。
波纹管300(或囊状物等)可由任何合适的材料制成,所述合适的材料包括聚合物、共聚物、三元共聚物和聚合物共混物(可混溶和不可混溶)、热塑性弹性体等。例如,波纹管300可包括塑料、弹性体、热固性聚合物、热塑性塑料、热塑性弹性体、共聚物、三元共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、聚合物复合材料以及可混溶和不可混溶的聚合物共混物。具体实例包括高密度聚乙烯(HDPE)、交联聚乙烯(PEX)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯乙烯(PS)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性弹性体(TPE)、聚碳酸酯、丙烯酸酯、尼龙等。
在一些实施方案中,可能会期望波纹管300包括一种或多种紫外线(UV)稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、热稳定剂、水解稳定剂、炭黑、玻璃填料、纤维增强物、静电消散剂、润滑剂浓缩物等。波纹管300的材料可基于期望的制造技术、波纹管强度、波纹管耐用性、运动范围、顺应性、耐日光性、耐温性、耐磨性、耐疲劳性等而选择。在一些实施方案中,在将波纹管300用于经历太阳暴露的位置的情况下,可能会期望在波纹管300中包括保护性UV涂层或UV稳定剂。
尽管波纹管300的一些实施方案仅可包括单个层,但其他情况可包括多个层。例如,波纹管300的厚度可包括三个层。内层可由热塑性弹性体的不可渗透的薄层构成,该层是柔性的并且在膨胀时保持压力。中间层可包括由双轴向拉伸的PET或能够具有较高的拉伸载荷的其他材料构成的结构层。这种层可提供结构完整性或有助于约束囊状物。第三外层可包括掺杂炭黑的HDPE,以免受UV、风吹沙磨或其他环境刺激物影响。在这个意义上,外层可充当遮蔽层。外层也可充当牺牲层。外层还可表现出其他特殊性质,诸如低摩擦系数、特殊纹理或可增强产品的性能或价值的期望的光学或美学性质。在其他实施方案中,波纹管300可由两种或更多种材料按顺序制成。例如,一个实施方案可包括具有顺序地交替的HDPE和PP卷褶部等的波纹管300。波纹管300可包括目的为将波纹管300的特定功能或要求分担到不同的层,同时降低总成本的任何合适的构造。波纹管300可包括加强或保护罩。
波纹管300可经由任何合适的制造工艺制成,所述合适的制造工艺包括挤出吹塑(EBM)、注射拉伸吹塑(ISBM)、多层吹塑、共挤出吹塑、共注射吹塑、抽吸吹塑、3D吹塑、顺序共挤出吹塑、真空成形、注射成型、热成形、旋转成型、工艺冷却、三维印刷、浸渍成型、液压成形、塑料焊接等。
多层波纹管300可通过任何合适的制造工艺来构造,所述合适的制造工艺包括:共挤出、顺序共挤出、共挤出吹塑、胶合层压、热层压、织物包裹、细丝缠绕和任何其他制造方式。在一些实施方案中,囊状物可由片材材料制成。在这些实施方案中,织物或塑料片材可通过任何其他合适的制造工艺来缝合、热焊接、超声焊接、激光焊接、胶合层压、夹紧或粘结。
柔性波纹管300可具有织物或纤维增强物。这种掺入可使波纹管300具有增强的拉伸强度或耐磨性质,同时保留柔性和功能。来自纤维增强物的增强的拉伸强度可考虑到更多的安全因素、增加的操作压力和相关联的硬度、更长的疲劳寿命、增强的耐穿刺性以及大体提高的耐用性。
可经由细丝缠绕、缝合的织物罩、挤出涂覆的织物来掺入纤维增强物。纤维增强物可例如作为塑料挤出的添加剂直接地掺入到波纹管300中。纤维增强物可通过将织物或纤维层焊接、熔合或层压到塑料或弹性体囊状物壁来掺入到波纹管300中。也可间接地掺入纤维增强物。例如,织物片材可被包裹在气密的囊状物周围并然后固定到致动器板。在一些实例中,这种性质的架构可加固和加强囊状物,同时将其附连到刚性板部件。
在一些实施方案中,多个波纹管300可形成为单个零件。在一些制造工艺中,多个波纹管300腔室可通过连接横带来连结。可形成这种构造的制造工艺包括但不限于挤出吹塑、注射拉伸吹塑、织物缝合、注射成型和浸渍成型。
在一个这样的实施方案中,可通过挤出吹塑来形成双腔室波纹管300。可挤出超大尺寸的熔融塑料管,可围绕该熔融塑料管封闭双腔室模具,并且可对腔室加压以设定零件形状。所得的零件可具有两个单独的腔室,这两个单独的腔室在中心处由固态塑料横带连接。单独的腔室各自可具有用于气动连接的模内倒钩管,或者可具有实现另一个适当的适连接类型的附接的成型特征。此制造方法还可将特征(诸如焊接线或夹紧线)放置在可使操作应力和应变最小化的理想区域中。连接波纹管300的腔室的材料可比波纹管的腔室厚并能够承受高拉伸载荷。例如,连接波纹管300的腔室的材料可为波纹管300的腔室的两倍厚。在一些致动器架构中,可将波纹管单元302的连接织带303悬挂于底板310上的枢轴脊312上,或悬挂于致动器组件101中的任何其他合适的附接点上。在一些实例中,此织带303可充当约束件,从而附连波纹管300,并且消除对波纹管约束的辅助或外部方法的需求。
类似的波纹管300构造可通过缝合织物来实现。织物片材可以产生单独的波纹管300腔室以及连接织带303的方式折叠和缝合。
也可制成具有多个波纹管空腔的零件,使得这些腔室不独立于彼此。在这种实施方案中,两个腔室可通过管、通道、枕形板卷边或允许腔室之间的无阻碍的流体流动的任何其他特征来彼此连接。这种构造在利用堆叠的波纹管300的致动器架构中可能是有用的。在这种架构中,多腔室波纹管300可折叠,使得一个波纹管300在致动器枢轴脊312的一侧上居于另一个波纹管顶部上。在枢轴脊312的另一侧上可找到类似的架构。在一些实例中,波纹管300的腔室之间的允许流体流动的通道可对两个腔室产生均等加压,并且可避开对通向腔室的单独的流体连接的需求。
波纹管300在各个部分中可为任何合适的厚度,包括约0.002英寸与0.125英寸之间,以及约0.0005英寸与0.25英寸之间。在各种实施方案中,可基于期望的制造技术、波纹管强度、囊状物耐用性、运动范围、顺应性、耐日光性、耐温性等来选择波纹管300的各个部分的厚度。
致动器组件101的实施方案可包括各种形状和尺寸的波纹管300。例如,图5a至图5c、图6a至图6c、图20、图21a、图21b、图22a和图22b示出了波纹管300的一些示例实施方案300A、300B、300C、300D、300E、300F、300G、300H和300J,但这些实例不应被解释为是限制性的。另外地,实施方案300A、300B和300C的内部结构中的任一者可存在于实施方案300D、300E、300F、300G、300H和300J或其他实施方案中。
波纹管300可被设计成具有多个直径中的一者。并入到致动器组件101中的波纹管300的直径可决定由致动器组件101实现的压力-位置关系。在一些实施方案中,可选择小直径以优化成本或包装效率。在其他实施方案中,可选择大直径以优化强度、硬度和动态性能。
波纹管300可设计成具有任何长度。对于具有多种形状的带有延伸或挤出的主体区段的波纹管300,主体区段可具有任何长度。具有短主体区段的波纹管300可近似球体。具有较长主体区段的波纹管300可具有药丸形状或面条形状。波纹管300的主体可无限地延伸并采取真实管或软管的形式。
波纹管300可被设计成具有多种基本形状中的一者。一些实施方案的特征可为包括挤出成形主体的波纹管300。挤出的横截面可为圆形、椭圆形、泪珠状、具有卷褶的凸角或采用任何可挤出轮廓。在一些实施方案中,波纹管300可能不具有限定的主体区段。在这些实施方案中,可模糊主体与帽盖之间的边界。此类别中的波纹管300的一些实例可为圆锥形、锥形、球形、菜豆形、并入有卷褶部或具有某种其他无定形形状。
波纹管300的主体区段可在任一端处以帽盖终止。波纹管300的帽盖可根据应用来采纳各种形状。波纹管300上的终止部或端盖可采取多种形状,包括半球形、截头圆锥形、右圆锥形、斜圆锥形、卷褶的囊形、椭圆形等。
在一些实施方案中,可在成型工艺期间将特征形成到波纹管300中。这种特征可包括但不限于定位凸台、硬止挡件、卷褶部、管件、气动连接器等。在其他实施方案中,特征可以任何数量的合适的方式附接到波纹管300。附接方法可包括热板焊接、超声焊接、热封、胶合、压配合或多种其他方法。
在一些实例中,与其他类型的可膨胀的流体致动器相比,管形/球形波纹管300可能是期望的。以下提供了一些实施方案的潜在的益处的一些实例。
更强的压力-位置关系——大面积变化可能会产生更强的压力-位置关系(>>Δpsi/Δ度)。在一些实施方案中,这不仅意味着更大的静态硬度,而且还会产生更好的准确度(例如,实际角度与命令角度)和/或***内精确度(例如,***与***一致性)。一些实例可包括不太依赖于最近致动器位置历史的滞后和准确度。另外的实例可具有更好的泄漏容限(例如,考虑到泄漏率的位置稳定性)。
更好的静态硬度——由于在一些实例中的从压缩位置到延伸位置的大面积变化,以及在整个运动范围内有效力矩臂的变化,一些实例的管致动器可提供其他类型的致动器的2至5倍的静态硬度。如果在一些实例中,静态硬度是限制因素(例如,内部***),则这可能意味着在一些实例中,致动器可容忍增加的载荷并允许更大的W/致动器。
减小的压缩空气负担——在一些实例中,在与可选的流体致动器设计相同的峰值压力下操作的管状致动器可表现出显著地减少的压缩空气消耗,同时至少保持与其他类型的波纹管300相同的动态硬度。这可降低寄生功率损失,可减小所需的压缩机输出(例如,每2MW阵列),并且还可增加每个行控制器的致动器的数量(例如,如果收纳量或另一个填充相关度量可能受限制的话)。
更简单的枢轴解决方案——在一些实例中,基于波纹管的致动器可利用纯粹的枢轴来代替弯曲的钢丝绳挠曲件。在一些实施方案中,简单的枢轴设计可使得能够包括粘性阻尼器;然而,在一些实施方案中,粘性阻尼器可能不被包括在每个***中的每个致动器上,而是可在各种情况下(例如,外部***)使用来应对过大的风/动态载荷等。
较低有效载荷质心——在一些实施方案中,简单的枢轴可实现低质心设计。与其他类型的致动器相比,被配置有较低质心的致动器组件101可在保持性能恒定的同时承受更大的有效载荷。
较低复杂性——在一些实例中,与其他致动器***中的约束件相比,管致动器约束件可能不太复杂并体现更少的材料。因此,在各种实施方案中,与其他致动器***相比,波纹管致动器的组装零件计数可大幅地减少。
高效板几何形状——与其他致动器***相比,波纹管致动器的一些实施方案的致动器配置可允许顶板310和底板330采取更高效的形状。板310、330可被设计成以大角度弯曲来利用以较少材料有效且高效地承受对抗力的压缩和拉伸元件。
增强的囊状物保护——与其他致动器***相比,各种波纹管致动器配置可更好地保护气动波纹管不受UV、飞沙和意外穿刺(例如,在安装或维护期间)影响。
改进的可成型性——在各种实例中,与其他致动器***相比,管式波纹管可能更容易吹塑成型。例如,对于一些造模者而言,圆筒可能是最容易加工的东西。这可能意味着与其他致动器***相比,管式波纹管的各种实例可具有更少的增值成本和更好的平均质量(例如,更好的材料分布/小的厚度变化)。
减少的零件重量——与一些其他致动器***相比,波纹管可包括少了约四分之一至八分之一的材料。除了节省材料之外,较低的零件重量还可带来缩短的成型循环时间。波纹管致动器***的循环时间可为大约15秒至30秒,相比之下,其他致动器***的循环时间为80秒至110秒。在波纹管致动器的一些实施方案中,这可能意味着每个零件更少的附加价值和每个模具更多的年产量。
纤维增强——在一些实例中,对于纤维掺入,圆柱形波纹管等可能是期望的。例如,细丝缠绕、织物包裹等可用于波纹管致动器的波纹管中。纤维增强可允许增加的操作压力、更大的耐用性/耐穿刺性、每个成型零件减少的昂贵工程材料等。
转向图7a和图7b,示出了图6a至图6c的波纹管组件301,其中气动管线390联接到波纹管300的端口306。更具体地,示出了一对气动管线390E、390W,其中每个气动管线包括管线705,该管线在管线705的第一端处经由压接件710联接到相应的端口。管线705的第二端联接到与联接器720连通的Y型连接器715。东侧气动管线390E联接到第一波纹管单元302X和第二波纹管单元302Y的第一波纹管300X1、300Y1,并且西侧气动管线390W联接到第一波纹管单元302X和第二波纹管单元302Y的第二波纹管300X2、300Y2。
如本文所论述,气动管线390可提供用于使流体被引入到波纹管组件301和/或从所述波纹管组件301移除,以使如本文所论述的致动器组件101(例如,参见图2和图3)移动。例如,东侧气动管线390E可允许第一波纹管300X1、300Y1一致地膨胀和/或收缩。在各种实施方案中,东侧气动管线390E被配置为向第一波纹管300X1、300Y1提供相同量的流体和相同的流体压力。类似地,西侧气动管线390W可被配置为向第二波纹管300X2、300Y2提供相同量的流体和相同的流体压力。例如,东侧气动管线390E的联接器720可流体地联接到控制第一波纹管300X1、300Y1的第一流体源,并且西侧气动管线390W的联接器720可流体地联接到控制第二波纹管300X1、300Y1的第二流体源。
图8示出了图6a、图6b、图7a和图7b的波纹管组件301A的端口306和联接器710的特写侧视图。示出了管件705,该管件经由设置在管件705和端口306的端部内的带倒钩的配件711联接到波纹管300的端口306,其中压接件710将配件711锁定到端口306。图7a、图7b和图8d示出了可如何将气动管线390联接到波纹管组件301的示例实施方案;然而,在另外的实施方案中,气动管线390可以各种其他合适的方式联接到波纹管组件301。
各种实例可包括使用压入到吹塑成型的囊状物中的干涉配合式带倒钩的配件。各种实例可包括气动架构,包括:线束状管分支->孔口连接器->Y型连接器->通向顶部囊状物的2倍管。
在一些实例中,将限流孔口定位在Y型连接器的线束侧上造成通过孔口的流量是将孔口放在囊状物侧上的情况的两倍。这可从相同的孔口几何形状实现更大的限流。
限流装置可包括任何合适的装置或结构。例如,限流器可包括限定流体通路的主体,该流体通路具有提供来使流体进入和/或离开流体通路的一对端口。另一个实例可包括盘绕的流体通路。另外的实例可包括蜿蜒的流体通路。在各种实施方案中,这种限流器可为囊状物、帽盖等的一部分。在其他实施方案中,限流器可包括多层流体通路等。
转向图9a和图9b,其为顶板330的透视图和侧视图,其中轮毂组件370的顶部部分372设置在顶板330的相对侧上。顶板被示出为包括平面且矩形的平板331,其中边缘333从平板331垂直地延伸,并且其中边缘333彼此平行地延伸。平板331和边缘333限定了具有开口端的托盘335。轮毂组件顶部部分372在边缘333的外侧上联接到顶板330的相对侧,其中轮毂组件顶部部分372在平板331的平面下方延伸。
轮毂组件顶部部分372可包括带肩螺栓374的至少一部分,该至少一部分可与轮毂组件底部部分376(参见例如图10a、图10b、图11a、图11b)可旋转地联接以限定轮毂组件370。
转向图10a和图10b,示出了图3的底板310的透视图和侧视图,该底板包括从脊312延伸的一对臂311,其中臂311联接到轮毂组件底部部分376。臂311限定面313,波纹管组件301的波纹管300可倚靠在该面313上,以使如本文所论述的致动器101(例如,参见图2和图3)移动。臂311可进一步限定由臂311的侧壁316限定的狭槽314。在各种实施方案中,狭槽314和侧壁316可被配置为与可用作致动器组件101和***100的台架或支撑件(例如,参见图1和图2)的各种结构(诸如柱等)联接。
轮毂组件底部部分376可包括螺栓孔378,该螺栓孔可包括带肩螺栓374(图9a、图9b)或与其接合,使得底板310可经由轮毂组件顶部部分372和轮毂组件底部部分376限定的轮毂组件370与顶板330可旋转地联接。
另外地,轮毂组件底部部分376可包括一个或多个联接孔379,该一个或多个联接孔可提供波纹管组件301与底板310联接的位置。尽管在各种实例中示出了由轮毂组件顶部部分372和轮毂组件底部部分376限定并包括带肩螺栓374的轮毂组件370,但另外的实施方案可包括各种合适的结构以联接顶板310和底板330,使得顶板310和底板330可通过具有一个或多个波纹管单元302的波纹管组件301的波纹管300的膨胀和/或收缩来相对于彼此移动。
例如,在一些实施方案中,轮毂组件370可包括接头、枢轴、铰链、弯曲挠曲件、连杆或另一种合适的附接机构或形式。
在一些实施方案中,轮毂组件370可包括安置在轴承或衬套中的枢轴或轮轴,并且可被采用来将底座连接到有效载荷。致动器组件101可包括单个轮毂组件370或多个轮毂组件370。轮毂组件370可为悬臂式的、被支撑在两侧上,或者具有任何其他合适的构造。轮毂组件370的轮轴部件可为硬化钢轴、带凸缘的U形销、带肩螺栓或任何其他类型的轮轴。轮轴可在一端或两端上带有螺纹并拧入到螺纹孔中,或者用螺母和垫圈组件紧固。轮轴可用轴夹或任何其他固定方法紧固,以实现平滑的轴。另外地,轴可具有形成在其中的任何数量的特征,以有助于紧固或定位组装部件。一些这样的特征可包括用于弹性挡圈紧固件的环割沟槽、用于通过开口销、定位螺钉或双绞线进行固定的横向孔或用于定位其他组装部件或特征的轴肩。
轮毂组件370的轴承部件可包括滚珠轴承、套筒衬套或任何其他种类的轴承。轴承可由金属(包括但不限于钢、铜、黄铜、青铜)以及塑料(包括但不限于乙缩醛、HDPE、尼龙和特氟隆)构成。轴承也可为材料的某种组合,或由油浸或合金材料制成。
在一些实施方案中,轮毂组件370可包括挠曲件,以将有效载荷附接到基座或连接致动器组件101的顶板310和底板330。在各种实例中,挠曲件或柔性/弯曲连接器可采取多种形式。挠曲件可由金属片材或双绞股线(诸如钢质片材弹簧挠曲件、钢丝绳或弹簧等)构成。挠曲件可采取任何合适的长度。金属挠曲件还可包括金属挠曲件部件的组件,诸如交叉或成角度的钢丝绳、钢质弹簧交叉件等。
钢丝绳可用作挠曲件。挠曲件可将致动器板310、330在拉伸载荷下保持在一起,同时仍然允许自由板相对于固定板旋转。钢丝绳可由任何合适的材料制成并且可具有任何合适的股线和束配置。可经由Nicopress配件、经由挤锻、经由Spelter插接件等来联接挠曲件。
在另外的实施方案中,用于单轴线致动器组件101的挠曲件可包括平行绳挠曲件、平面挠曲件、承载枢轴、四杆连杆、四面体连杆等。这种挠曲件可包括任何合适的材料,包括金属、塑料、纤维增强的复合材料等。
例如,致动器组件101的实施方案可包括在底板310与顶板330之间延伸的柔性平面挠曲件。致动器组件101的另一个实施方案可包括由在底板310与顶板330之间延伸的绳限定的柔性四面体连杆。致动器组件110的另外的实施方案可包括在底板310与顶板330之间延伸的枢轴。
致动器组件101还可包括卡合连接、扭接连接、单向推入式倒钩连接、肘节锁或任何其他合适的机构或连接,以有助于致动器组件101的快速且廉价的组装。
在一些实施方案中,可采用2自由度致动器。对应的附接方法可包括万向节、弹簧、球形轴承、钢丝绳或任何其他机构。
底板的臂311的面313可具有如图10a和图10b所示的平坦轮廓;然而,在另外的实施方案中,面313可具有凸形或凹形轮廓。类似地,尽管顶板330的平板331可在顶板330的下侧上具有平坦轮廓,在该处,波纹管组件301的波纹管300接合顶板330的下侧,但在另外的实施方案中,顶板330的下侧可具有凸形或凹形轮廓。在图10a和图10b的实例中,在臂311的面313之间的角度θ被示出为70°;然而,在另外的实例中,角度θ可在90°至60°、75°至65°、71°至69°等的范围内。
在各种实例中,致动器可包括一个或多个板。具有多个板的致动器组件101可具有可旋转地联接的板。波纹管300可设置在板之间,其中板的表面与波纹管300对接。致动器组件300可包括呈任何合适的架构、呈任何合适的形状的板。这可包括应变板、成角度板、肋状板、挤出型材板、多件式板等。
在一些实施方案中,板310、330的对接面可为弯曲的,或具有略微复杂的几何形状。在一些实例中,修改板的形貌可改变致动器组件101的性能。致动器性能或耐用性可通过相对于基线平坦板设计实现此类偏差来优化。几何偏差可具有多种形式,包括单平面曲率、复合多平面曲率、添加凸台或孔等。顶板310和底板330可通过多种工艺来制造,所述多种工艺包括压铸、渐进式冲压、激光切割和弯曲、注射包覆成型等。
在各种实施方案中,顶板310和底板330可包括任何合适的材料,包括聚合物、金属、木材、复合材料、材料的组合等。另外地,尽管本文中示出了顶板310和底板330的具体配置,但另外的实施方案可包括具有任何合适的配置的板。例如,顶板310和底板330的各种合适的实施方案可被配置为与波纹管300对接,以便分配来自挠曲件、枢轴、轮轴或轮毂组件的点载荷。板还可包括并利用现有结构,诸如安装桩柱、跨接梁等。
顶板310和底板330可以任何合适的方式制成。例如,在一个实施方案中,冷轧工艺可与金属冲压结合使用以产生具有如本文所描述的用于顶板310和底板330的适当的对接特征的C形通道板。板也可由标准热轧和冷轧型材形成。可对板特征进行冲切、CNC冲孔、激光切割、水射流切割、铣削或任何其他合适的减材制造方法。板也可包括多个标准型材或定制成形零件。这种性质的板可用包括铆钉、螺母和螺栓、焊缝等的多种紧固件粘结在一起。
在另一个实施方案中,顶板310和底板330的制造可包括复合面板的产生和处理。例如,复合顶板310或底板330可包括多材料夹层板,该多材料夹层板利用轻质且廉价的芯材料以及可粘附到芯基板的任一侧的较薄表层材料片材的硬度和强度。这种复合镶板可用作高硬度、高强度、低重量、低成本的地板或施工材料。
在一些实施方案中,复合顶板310或底板330可包括蜂窝状聚合物芯,该蜂窝状聚合物芯可承受压缩载荷和剪切载荷,夹在可承受由弯曲引起的高拉伸应力的两个金属表层之间。可用螺栓、受热桩接柱、超声焊接结合顶板310或底板330,或者可用粘合剂组装顶板310或底板330。
利用金属冲压,可产生具有多平面曲率冲压金属表层和注射成型聚合物芯的顶板310和底板330。这种几何形状产生的结构可使顶板310和底板330每体积使用的材料具有更大的硬度并为削减昂贵的金属表层材料提供了机会。在一些实施方案中,诸如肋、凸台、深拉凹坑和织带的加强特征也可并入到顶板310和底板330的设计中。
在一些实施方案中,板不需要是单平面元件。例如,底板310可为两个单独的表面,每个单独的表面平行于柱的两个相对凸缘,使得波纹管界面指向180度远离彼此之处,而不是像在其他示例配置中那样指向0度之处。然后,当致动器组件101变平时,波纹管300中的每一者的主体可弯曲90度以与顶板330会合。在这种情况下,板可能不是弯曲元件,而是可压缩的。板310、330也可采取V形形状,其中主角度由致动器组件101的期望的运动范围决定。
例如,根据另外的实施方案,致动器组件101可包括具有第一部分和第二部分的顶板,该第一部分和第二部分在接头处可旋转地联接。这样的第一波纹管300和第二波纹管300可联接到第一部分和第二部分的相应的底侧并联接到柱的一侧。波纹管300的膨胀可使顶板呈现平坦配置,而波纹管300的收缩可使顶板呈现V形形状配置。
波纹管300可以各种合适的方式附连到致动器组件101以及顶板310和底板330。在一些实例中未牢固地附接的波纹管300可能会掉落离开适当的位置,从而引起不当的致动器行为和性能,或者可能会引起致动器组件101停止一起工作。用于将波纹管300保持在适当的位置的特征或机构可为“约束件”等。
在一个实施方案中,这种约束件可包括包裹在波纹管300周围并将其连接到致动器101的板310、330和/或轮毂组件370上的附接点的织物护套。在一些实施方案中,织物包裹物可包绕单个波纹管300。在这种实施方案中,包裹物可用带狭槽的接杆、钩、索环或任何其他合适的特征终止。然后,可使用这些特征来将约束件包裹的波纹管300附接到致动器组件101。在另一个实施方案中,约束件可被设计成包绕两个分开的囊状物并通过间隙织带303将这两个分开的囊状物连接。此织带303可用索环穿孔或将任何其他特征或紧固件并入其中。然后,可将连接的包裹的波纹管300在顶板310与底板330之间设置在致动器枢轴点或脊312的任一侧上,织带303垂挂在枢轴点或脊312、顶板310或V形底板330的中心轴线上方,或者垂挂在任何其他合适的特征上方。
作为一个实例,可将涂覆聚合物的织物的平坦片材放置在工作台上。可将两个波纹管300彼此平行地设置在织物的顶部上。可将织物的平行于波纹管300的长轴线的两个边缘拉过其相应的波纹管300。然后,可将边缘在中间连结起来并钉扎到织物片材的中心。两个波纹管300的这种组件可被包裹在织物中并经由织带303彼此连接,这可限定如本文所论述的波纹管单元302。可对织带303穿孔或可对该织带安装索环。然后,可将这些孔悬垂在位于V形底板310的脊312上的对接螺栓或销上方。可使用螺母或其他合适的紧固件来固定约束件,并且因此,将波纹管300固定在适当的位置。
在另一个实例中,前述构造,即由织物包裹并经由间隙横带连接的两个分开的波纹管300,可在枢轴的同一侧上设置在致动器组件101上,以形成堆叠的波纹管配置。这可跨总共四个波纹管300(在每一侧上有两个波纹管300的堆叠配置)的枢轴点反映到致动器组件101的相对侧上。然后,可使钢丝绳成环以束紧在每个波纹管腔室对之间的间隙织带303并将其约束到中心枢轴点、轮毂组件370或V形板脊312。
约束件可由任何合适的材料制成,所述合适的材料包括钢、铝、HDPE、PVC、玻璃纤维、碳纤维、织物、聚合物涂覆的织物、如Spectra或Dyneema的纺丝聚合物等。约束件可用尼龙织带、钢丝绳、织物、Spectra、Dyneema或任何其他合适的方法来增强。约束件可通过缝合、热焊接、挤出、注射成型、吹塑、旋转成型、压铸、冲压或任何其他合适的方法来制造。
在各种实例中,底板310可从如图10a和图10b所示的成角度配置配置为如图11a和图11b所示的平坦配置,其中臂311可从相对于彼此以角度θ设置折叠成大体平坦的。在一些实施方案中,对于具有底板的组装的致动器组件101的装运和运输或作为分开的单元的底板310的运输,这种平坦配置可能是期望的。图12a和图12b示出了具有顶板330、底板310和波纹管组件301的致动器组件101的实施方案101A,其中底板310处在平坦配置(例如,如图11a和图11b所示)。
尽管在一些实施方案中,致动器组件101的各种实施方案包括经由轮毂组件370间隔开的顶板310和底板330(例如,图6a至图12b的致动器组件101A),但顶板310和底板330可经由轮毂组件370(例如,如图13、图14a、图14b、图15a、图15b和图18a所示的致动器组件101B、101C、101D、101F)直接地联接或接近地联接。
另外地,本文中论述的各种实施方案包括平面顶板330和三角形或V形底板310。例如,图15a示出了具有平面顶板330和三角形或V形底板310的致动器组件101的示例实施方案101C,而图15b示出了具有V形顶板330和三角形或V形底板310的致动器组件101的示例实施方案101D。
在另外的实施方案中,致动器组件101的顶板330可具有其他非平面配置。例如,图16和图17示出了致动器组件101的实施方案101E,该致动器组件具有带有平面部分1605的顶板330和从顶板的平面部分1605以一角度延伸的一对臂1610。
而且,尽管各种实施方案可包括具有经由带肩螺栓374可旋转地联接的轮毂组件顶部部分372和轮毂组件底部部分376的轮毂组件370,但可以各种其他合适的方式配置轮毂组件370。例如,图18b示出了致动器组件101G的示例实施方案,该致动器组件具有轮毂组件370,该轮毂组件包括联接顶板310和底板330的挠曲件1870。在各种实例中,挠曲件1870可包括柔性构件,该柔性构件在顶板330被波纹管组件301的波纹管300致动时弯曲。在另一个实例中,图18c示出了致动器组件101H的另外的示例实施方案,该致动器组件具有轮毂组件370,该轮毂组件包括接杆1872,该接杆从顶板330延伸并与可旋转地联接到底板310的轮轴1874联接,使得顶板310和底板330可旋转地联接。
转向图19a和图19b,在一些实施方案中,顶板330可为T形的并可包括杆1930,该杆具有从杆1930的中心位置延伸的脊状物1932。T形顶板330可经由轮毂组件370可旋转地联接到底板310的峰部。底板310可包括由底板310的臂1914限定的致动器空腔1932。在这些示例实施方案101J、101K中,波纹管组件301可设置在致动器空腔内,其中波纹管300接合脊状物1932的相对侧并设置在其上。在波纹管300膨胀或收缩时,波纹管300可推和/或拉脊状物1932,使得顶板330相对于底板310旋转。
在图19a的实施方案101J中,顶板330可沿着脊状物1932的长度联接到轮毂组件370,而在图19b的实施方案101K中,顶板330可在脊状物1932和杆1930的结合处联接到轮毂组件370。
在一些实施方案中,V形板球形致动器可以V形配置对抗性地定位,其中在转动点处具有挠曲件或枢轴。顺应性圆筒可对抗性地膨胀,以便实现强有力的压力-位置比。圆筒可以多种方式构造,包括吹塑、旋转成型、用具有密封端的织物管、用具有分开的不可渗透的囊状物的缝合的织物包套等构造。多个球形致动器可堆叠以实现更大的运动范围。
例如,致动器组件的一个示例实施方案可包括第一波纹管300和第二波纹管300,该第一波纹管和第二波纹管可相应地设置在由扇形主体和在轮轴处可旋转地联接到扇形主体的脊状物限定的空腔的腔室中。扇形主体可由一对径向臂和弧形边缘限定。径向臂可从轮轴延伸,其中弧形边缘在径向臂的相对端之间延伸。
脊状物可联接到板的一部分,在此实例中,其基本上在板的中心处与板的面成约90度角度联接。扇形主体可相对于地面维持固定位置(例如,经由柱等),并且板可通过致动器中的一者或两者的选择性膨胀和/或收缩来旋转。
在示例配置中,板可处于平坦配置,其中板的顶面与地面大体平行或垂直于重力。在这种配置中,第一致动器和第二致动器可膨胀基本上相同的量,这使它们在相应的腔室内具有相等宽度。相比之下,第一致动器比第二致动器更少膨胀的倾斜配置可能会引起第一腔室的容积减小而引起第二腔室的容积增加。因此,脊状物可在空腔内旋转,这又会引起板倾斜。
可鉴于以下条款对本公开的实施方案进行描述:
一种太阳能***,所述太阳能***包括:
多个光伏电池,所述多个光伏电池设置在共同平面中并且沿着具有第一轴线的第一长度延伸,所述多个光伏电池联接到沿着平行于所述第一轴线的第二轴线延伸的轨道;
多个气动致动器,所述多个气动致动器联接到所述轨道并且被配置为共同地使所述多个光伏电池旋转,所述多个气动致动器沿着平行于所述第一轴线和所述第二轴线的共同的第三轴线设置,所述多个气动致动器中的每一者包括:
V形底板,所述V形底板具有脊和相对于彼此成90°至60°角度设置的一对臂;
平面顶板;
第一轮毂组件和第二轮毂组件,所述第一轮毂组件和所述第二轮毂组件在所述致动器的相对的前侧上在所述底板与所述顶板之间延伸,所述第一轮毂组件和所述第二轮毂组件包括在所述顶板与所述底板之间形成可旋转联接件的相应的可旋转联接件;以及
多个堆叠的波纹管单元,所述多个堆叠的波纹管单元设置在所述顶板与所述底板之间,所述波纹管单元各自包括:
第一细长且管状的可膨胀波纹管和第二细长且管状的可膨胀波纹管,所述第一细长且管状的可膨胀波纹管和所述第二细长且管状的可膨胀波纹管由在所述第一波纹管与所述第二波纹管之间延伸的织带联接,所述第一波纹管和所述第二波纹管限定相应的且分开的第一波纹管空腔和第二波纹管空腔,所述波纹管单元的所述织带设置在所述底板的所述脊处,其中所述波纹管单元的所述第一波纹管在所述脊的第一侧上设置在所述顶板与所述底板之间,并且所述波纹管单元的所述第二波纹管在所述脊的与所述第一侧相对的第二侧上设置在所述顶板与所述底板之间。
如条款1所述的太阳能***,其中所述气动致动器被配置为通过经由将流体引入到所述第一波纹管空腔和所述第二波纹管空腔中的一者或两者中来使所述第一波纹管和所述第二波纹管膨胀而使所述顶板相对于所述底板移动。
如条款2所述的太阳能***,其中所述多个致动器的所述第一波纹管被配置为作为第一组进行膨胀,并且其中所述多个致动器的所述第二波纹管被配置为作为与所述第一组分开的第二组进行膨胀。
如条款1至3中任一项所述的太阳能***,其中所述致动器中的每一者联接到相应的柱,其中所述柱设置在地面中以将所述太阳能***联接到所述地面。
如条款1至4中任一项所述的太阳能***,其中所述致动器中的每一者被配置为呈现某一配置,其中给定的致动器具有延伸穿过所述轮毂组件和所述底板的所述脊的中心对称平面,其中所述第一波纹管和所述第二波纹管在所述对称平面的相对侧上。
一种气动致动器,所述气动致动器包括:
V形底板,所述V形底板限定脊;
平面顶板;
第一轮毂组件和第二轮毂组件,所述第一轮毂组件和所述第二轮毂组件在所述致动器的相对侧上在所述底板与所述顶板之间延伸,所述第一轮毂组件和所述第二轮毂组件包括形成所述顶板和所述底板的可旋转联接件的相应的可旋转联接件;以及
多个堆叠的波纹管单元,所述多个堆叠的波纹管单元设置在所述顶板与所述底板之间,所述波纹管单元包括第一细长可膨胀波纹管和第二细长可膨胀波纹管,所述第一细长可膨胀波纹管和所述第二细长可膨胀波纹管由在所述第一波纹管与所述第二波纹管之间延伸的织带联接,所述第一波纹管和所述第二波纹管限定相应的且分开的第一波纹管空腔和第二波纹管空腔,所述波纹管单元的所述织带设置在所述底板的所述脊处,其中所述波纹管单元的所述第一波纹管在所述脊的第一侧上设置在所述顶板与所述底板之间,并且所述波纹管单元的所述第二波纹管设置在所述脊的与所述第一侧相对的第二侧上并设置在所述顶板与所述底板之间。
如条款6所述的气动致动器,其中所述气动致动器被配置为通过使所述第一波纹管和所述第二波纹管膨胀来使所述顶板相对于所述底板移动。
如条款6或7所述的气动致动器,其中所述气动致动器被配置为呈现某一配置,其中所述气动致动器具有延伸穿过所述轮毂组件的中心对称平面,其中所述第一波纹管和所述第二波纹管在所述对称平面的相对侧上。
一种致动器,所述致动器包括:
底板;
顶板;
一个或多个轮毂组件,所述一个或多个轮毂组件在所述底板与所述顶板之间延伸并且可旋转地联接所述底板和所述顶板;以及
一个或多个波纹管单元,所述一个或多个波纹管单元设置在所述顶板与所述底板之间,所述一个或多个波纹管单元包括第一可膨胀波纹管和第二可膨胀波纹管,所述第一可膨胀波纹管和所述第二可膨胀波纹管由在所述第一波纹管与所述第二波纹管之间延伸的织带联接,所述第一波纹管和所述第二波纹管限定相应的且分开的第一波纹管空腔和第二波纹管空腔,其中所述波纹管单元的所述第一波纹管设置在所述底板的第一侧上,并且所述波纹管单元的所述第二波纹管设置在所述底板的与所述第一侧相对的第二侧上并设置在所述顶板与所述底板之间。
如条款9所述的致动器,其中所述底板包括脊,并且其中所述一个或多个波纹管单元的一个或多个织带设置在所述底板的所述脊处。
如条款9或10所述的致动器,其中第一轮毂组件和第二轮毂组件在所述致动器的相对侧上在所述底板与所述顶板之间延伸。
如条款9至11中任一项所述的致动器,其中所述底板是V形的,其中一对臂相对于彼此成90°至60°设置。
如条款9至12中任一项所述的致动器,所述致动器包括多个波纹管单元,并且其中所述多个波纹管单元堆叠在所述顶板与所述底板之间。
如条款13所述的致动器,其中所述多个波纹管单元堆叠在所述底板的脊上方。
如条款9至14中任一项所述的致动器,其中所述致动器被配置为通过使所述第一波纹管和所述第二波纹管膨胀来使所述顶板相对于所述底板移动。
如条款9至15中任一项所述的致动器,其中所述致动器被配置为呈现某一配置,其中所述致动器具有延伸穿过所述一个或多个轮毂组件的中心对称平面,其中所述第一波纹管和所述第二波纹管在所述对称平面的相对侧上。
如条款9至16中任一项所述的致动器,其中所述第一波纹管和所述第二波纹管是细长的且管状的,并且在所述致动器的相对侧之间具有长度,所述长度大于所述波纹管的在所述顶板与所述底板之间的宽度。
如条款9至17中任一项所述的致动器,其中在所述底板与所述顶板之间延伸并可旋转地联接所述底板和所述顶板的所述一个或多个轮毂组件包括在所述顶板与所述底板之间形成可旋转联接件的带肩螺栓。
如条款9至18中任一项所述的致动器,其中所述底板包括一对可折叠臂,其中所述一对可折叠臂被配置为呈现第一V形配置并且被配置为呈现第二大体平坦配置。
一种太阳能***,所述太阳能***包括:
多个光伏电池,所述多个光伏电池设置在共同平面中并且沿着具有第一轴线的第一长度延伸,所述多个光伏电池联接到沿着平行于所述第一轴线的第二轴线延伸的轨道;以及
多个气动致动器,所述多个气动致动器联接到所述轨道并且被配置为共同地使所述多个光伏电池旋转,所述多个气动致动器沿着平行于所述第一轴线和所述第二轴线的共同的第三轴线设置,所述多个气动致动器中的每一者包括如条款9至19中任一项所述的致动器。
尽管所描述的实施方案容易有各种修改和替代形式,但其具体实例已经在附图中借助举例来示出并在本文中详细地描述。然而,应理解,所描述的实施方案不限于所公开的特定形式或方法,而是相反,本公开将涵盖所有修改、等效物和替代物。
Claims (20)
1.一种太阳能***,所述太阳能***包括:
多个光伏电池,所述多个光伏电池设置在共同平面中并且沿着具有第一轴线的第一长度延伸,所述多个光伏电池联接到沿着平行于所述第一轴线的第二轴线延伸的轨道;
多个气动致动器,所述多个气动致动器联接到所述轨道并且被配置为共同地使所述多个光伏电池旋转,所述多个气动致动器沿着平行于所述第一轴线和所述第二轴线的共同的第三轴线设置,所述多个气动致动器中的每一者包括:
V形底板,所述V形底板具有脊和相对于彼此成90°至60°角度设置的一对臂;
平面顶板;
第一轮毂组件和第二轮毂组件,所述第一轮毂组件和所述第二轮毂组件在所述致动器的相对的前侧上在所述底板与所述顶板之间延伸,所述第一轮毂组件和所述第二轮毂组件包括在所述顶板与所述底板之间形成可旋转联接件的相应的可旋转联接件;以及
多个堆叠的波纹管单元,所述多个堆叠的波纹管单元设置在所述顶板与所述底板之间,所述波纹管单元各自包括:
第一细长且管状的可膨胀波纹管和第二细长且管状的可膨胀波纹管,所述第一细长且管状的可膨胀波纹管和所述第二细长且管状的可膨胀波纹管由在所述第一波纹管与所述第二波纹管之间延伸的织带联接,所述第一波纹管和所述第二波纹管限定相应的且分开的第一波纹管空腔和第二波纹管空腔,所述波纹管单元的所述织带设置在所述底板的所述脊处,其中所述波纹管单元的所述第一波纹管在所述脊的第一侧上设置在所述顶板与所述底板之间,并且所述波纹管单元的所述第二波纹管设置在所述脊的与所述第一侧相对的第二侧上并设置在所述顶板与所述底板之间。
2.如权利要求1所述的太阳能***,其中所述气动致动器被配置为通过经由将流体引入到所述第一波纹管空腔和所述第二波纹管空腔中的一者或两者中来使所述第一波纹管和所述第二波纹管膨胀而使所述顶板相对于所述底板移动。
3.如权利要求2所述的太阳能***,其中所述多个致动器的所述第一波纹管被配置为作为第一组进行膨胀,并且其中所述多个致动器的所述第二波纹管被配置为作为与所述第一组分开的第二组进行膨胀。
4.如权利要求1所述的太阳能***,其中所述致动器中的每一者联接到相应的柱,其中所述柱设置在地面中以将所述太阳能***联接到所述地面。
5.如权利要求1所述的太阳能***,其中所述致动器中的每一者被配置为呈现某一配置,其中给定的致动器具有延伸穿过所述轮毂组件和所述底板的所述脊的中心对称平面,其中所述第一波纹管和所述第二波纹管在所述对称平面的相对侧上。
6.一种气动致动器,所述气动致动器包括:
V形底板,所述V形底板限定脊;
平面顶板;
第一轮毂组件和第二轮毂组件,所述第一轮毂组件和所述第二轮毂组件在所述致动器的相对侧上在所述底板与所述顶板之间延伸,所述第一轮毂组件和所述第二轮毂组件包括形成所述顶板和所述底板的可旋转联接件的相应的可旋转联接件;以及
多个堆叠的波纹管单元,所述多个堆叠的波纹管单元设置在所述顶板与所述底板之间,所述波纹管单元包括第一细长可膨胀波纹管和第二细长可膨胀波纹管,所述第一细长可膨胀波纹管和所述第二细长可膨胀波纹管由在所述第一波纹管与所述第二波纹管之间延伸的织带联接,所述第一波纹管和所述第二波纹管限定相应的且分开的第一波纹管空腔和第二波纹管空腔,所述波纹管单元的所述织带设置在所述底板的所述脊处,其中所述波纹管单元的所述第一波纹管在所述脊的第一侧上设置在所述顶板与所述底板之间,并且所述波纹管单元的所述第二波纹管设置在所述脊的与所述第一侧相对的第二侧上并设置在所述顶板与所述底板之间。
7.如权利要求6所述的气动致动器,其中所述气动致动器被配置为通过使所述第一波纹管和所述第二波纹管膨胀来使所述顶板相对于所述底板移动。
8.如权利要求6所述的气动致动器,其中所述气动致动器被配置为呈现某一配置,其中所述气动致动器具有延伸穿过所述轮毂组件的中心对称平面,其中所述第一波纹管和所述第二波纹管在所述对称平面的相对侧上。
9.一种致动器,所述致动器包括:
底板;
顶板;
一个或多个轮毂组件,所述一个或多个轮毂组件在所述底板与所述顶板之间延伸并且可旋转地联接所述底板和所述顶板;以及
一个或多个波纹管单元,所述一个或多个波纹管单元设置在所述顶板与所述底板之间,所述一个或多个波纹管单元包括第一可膨胀波纹管和第二可膨胀波纹管,所述第一可膨胀波纹管和所述第二可膨胀波纹管由在所述第一波纹管与所述第二波纹管之间延伸的织带联接,所述第一波纹管和所述第二波纹管限定相应的且分开的第一波纹管空腔和第二波纹管空腔,其中所述波纹管单元的所述第一波纹管设置在所述底板的第一侧上,并且所述波纹管单元的所述第二波纹管设置在所述底板的与所述第一侧相对的第二侧上并设置在所述顶板与所述底板之间。
10.如权利要求9所述的致动器,其中所述底板包括脊,并且其中所述一个或多个波纹管单元的一个或多个织带设置在所述底板的所述脊处。
11.如权利要求9所述的致动器,其中第一轮毂组件和第二轮毂组件在所述致动器的相对侧上在所述底板与所述顶板之间延伸。
12.如权利要求9所述的致动器,其中所述底板是V形的,其中一对臂相对于彼此成90°至60°设置。
13.如权利要求9所述的致动器,所述致动器包括多个波纹管单元,并且其中所述多个波纹管单元堆叠在所述顶板与所述底板之间。
14.如权利要求13所述的致动器,其中所述多个波纹管单元堆叠在所述底板的脊上方。
15.如权利要求9所述的致动器,其中所述致动器被配置为通过使所述第一波纹管和所述第二波纹管膨胀来使所述顶板相对于所述底板移动。
16.如权利要求9所述的致动器,其中所述致动器被配置为呈现某一配置,其中所述致动器具有延伸穿过所述一个或多个轮毂组件的中心对称平面,其中所述第一波纹管和所述第二波纹管在所述对称平面的相对侧上。
17.如权利要求9所述的致动器,其中所述第一波纹管和所述第二波纹管是细长的且管状的,并且在所述致动器的相对侧之间具有长度,所述长度大于所述波纹管的在所述顶板与所述底板之间的宽度。
18.如权利要求9所述的致动器,其中在所述底板与所述顶板之间延伸并可旋转地联接所述底板和所述顶板的所述一个或多个轮毂组件包括在所述顶板与所述底板之间形成可旋转联接件的带肩螺栓。
19.如权利要求9所述的致动器,其中所述底板包括一对可折叠臂,其中所述一对可折叠臂被配置为呈现第一V形配置并且被配置为呈现第二大体平坦配置。
20.一种太阳能***,所述太阳能***包括:
多个光伏电池,所述多个光伏电池设置在共同平面中并且沿着具有第一轴线的第一长度延伸,所述多个光伏电池联接到沿着平行于所述第一轴线的第二轴线延伸的轨道;以及
多个气动致动器,所述多个气动致动器联接到所述轨道并且被配置为共同地使所述多个光伏电池旋转,所述多个气动致动器沿着平行于所述第一轴线和所述第二轴线的共同的第三轴线设置,所述多个气动致动器中的每一者包括如权利要求9所述的致动器。
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