專利名稱：一種新型極軸式太陽能聚光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能碟式聚光裝置，具體是一種新型固定焦點(diǎn)式的拋物面反射鏡太 陽能聚光裝置。
背景技術(shù)：
目前在太陽能光熱領(lǐng)域迅猛發(fā)展，匯聚太陽光轉(zhuǎn)化為熔鹽或高溫蒸汽熱能，推動(dòng) 蒸汽機(jī)發(fā)電或者高溫氣體推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電是太陽能未來利用的一個(gè)重要方向。太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)主要有塔式、槽式和碟式三種太陽能系統(tǒng)。塔式以及槽式光 熱太陽能系統(tǒng)由于存在太陽光的余弦損失，使得其光熱轉(zhuǎn)換效率，以及發(fā)電效率的提升受 到限制，目前塔式太陽能還處于實(shí)驗(yàn)場階段，槽式是第一種成功商業(yè)化的太陽能裝備；碟式 光熱太陽能系統(tǒng)將照射到碟盤中的太陽光聚焦在焦點(diǎn)附近的加熱，熱載體可以達(dá)到600°C 或者更高的溫度，同時(shí)通過碟面的調(diào)節(jié)可以使碟面始終正對(duì)太陽，從而消除余弦損失，提高 太陽能的利用率。普通碟式系統(tǒng)通過二維步進(jìn)運(yùn)動(dòng)使反射鏡面向太陽水平和垂直調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn) 實(shí)時(shí)跟蹤，這種跟蹤方式要求焦點(diǎn)也隨碟面的移動(dòng)而移動(dòng)，同時(shí)也對(duì)跟蹤系統(tǒng)的非周期性 實(shí)時(shí)跟蹤提出了高的要求。目前碟式系統(tǒng)采用的跟蹤方式主要是二維跟蹤方式，焦點(diǎn)的移 動(dòng)使得聚光點(diǎn)變動(dòng)，從而要求傳熱管道之間存在活動(dòng)鏈接。而這種鏈接限制了傳熱介質(zhì)在 高溫下的使用。因而該種聚光方式主要是用于斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。同時(shí)，為了提高太陽能 利用的效率，需要制作大直徑的反射鏡面。而大直徑的鏡面要求在一定的風(fēng)載條件下的工 作能力和存活能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種利用極軸式固定焦點(diǎn)的方式，實(shí)現(xiàn)載熱 體的加熱和儲(chǔ)運(yùn)，并通過極軸式旋轉(zhuǎn)的時(shí)鐘步進(jìn)控制使反射鏡對(duì)太陽進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤的新型 極軸式太陽能聚光裝置。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，一種新型極軸式太陽能聚光裝置，包括上下基座、半圓軌道機(jī)構(gòu)、步進(jìn)機(jī)構(gòu)及拋物 面反射鏡，其特征在于所述的半圓軌道機(jī)構(gòu)與上下基座通過大直徑的齒輪內(nèi)咬合連接， 所述的拋物面反射鏡用內(nèi)外兩個(gè)圓環(huán)作為支撐框架，通過焊接或者鉚接方式與兩個(gè)圓環(huán)固 定在一起，在鏡面中心設(shè)置一鏡面支撐桿，所述鏡面支撐桿通過若干鋼索與內(nèi)外圓環(huán)相連 接；所述鏡面支承框架下，支撐桿的下端通過兩個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)與半圓軌道實(shí)現(xiàn)無縫相 連，同時(shí)通過齒輪或者釘孔機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鏡面機(jī)構(gòu)沿半圓軌道滑動(dòng)，保證鏡面在動(dòng)態(tài)風(fēng)載下的 穩(wěn)定性，同時(shí)滑塊結(jié)構(gòu)的步進(jìn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)每日0. 3°太陽垂直高度角的步進(jìn)變化；所述的拋物面反射鏡選用拋物面的底面部分，所截取的旋轉(zhuǎn)拋物面開口直徑為D， 拋物面的焦距為f，并使f/D = 0. 45 0. 6，在該種鏡面設(shè)計(jì)下，能最有效的接受太陽光能 量，旋轉(zhuǎn)拋物面通過6 12塊鏡面拼接而成，每一塊鏡面通過打磨拋光，并用模具壓制而成；所述鏡面的邊緣增加邊緣耳，增強(qiáng)鏡面的抗變形能力，同時(shí)也提高其在多向風(fēng)載 條件下鏡面的穩(wěn)定性，較大程度上防止出現(xiàn)局部的凹凸變形；所述半圓軌道的圓心與拋物面反射鏡焦點(diǎn)重合，并使上下基座與半圓軌道的連線 為圓的直徑，并為極軸線，該裝置通過上下基座穩(wěn)定固定在地面上，基座通過曲線設(shè)計(jì)既要 保證承受一定的壓力載荷，同時(shí)也要承受由于鏡面在風(fēng)載下所傳導(dǎo)的彎曲載荷和其他動(dòng)態(tài) 載荷；所述拋物面反射鏡的焦點(diǎn)與反射鏡隨季節(jié)滑動(dòng)的圓形軌道中心重合，每日通過逆 地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)保證反射鏡正對(duì)太陽而轉(zhuǎn)動(dòng)，并將該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為時(shí)鐘控制跟蹤，同時(shí)每日太 陽的垂直高度角有0. 3°的周期變化，通過步進(jìn)調(diào)節(jié)反射鏡在圓形軌道的不同位置來保證 不同季節(jié)太陽光的垂直入射，使反射鏡始終正對(duì)太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使太陽光始終匯集于焦點(diǎn) 處。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明主要為碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以獲得較高的鏡面 運(yùn)行精度，從而保證了太陽光匯聚的精確性，且通過增強(qiáng)設(shè)計(jì)，提高了大直徑拋物面反射鏡 在大風(fēng)載條件下的工作運(yùn)行能力和生存能力，通過大直徑截面的連接增強(qiáng)了連接處抗彎和 抗扭的能力，增強(qiáng)了機(jī)架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，本發(fā)明主要適用于光熱太陽能發(fā)電等，高溫蒸汽發(fā) 生領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1、圖2所示，一種新型極軸式太陽能聚光裝置，包括上下基座7、半圓軌道10、 步進(jìn)機(jī)構(gòu)及拋物面反射鏡1，半圓軌道10與上下基座7通過大直徑的齒輪6內(nèi)咬合連接，拋 物面反射鏡1用內(nèi)外兩個(gè)圓環(huán)2、4作為支撐框架，通過焊接或者鉚接方式與兩個(gè)圓環(huán)固定 在一起，在拋物面反射鏡1鏡面中心設(shè)置一鏡面支撐桿5，鏡面支撐桿5通過若干鋼索3與 內(nèi)外圓環(huán)2、4相連接；鏡面支承框架下，支撐桿5的下端通過兩個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)8與半圓軌道10實(shí)現(xiàn)無縫相 連，同時(shí)通過齒輪6實(shí)現(xiàn)鏡面機(jī)構(gòu)沿半圓軌道10滑動(dòng)，保證鏡面在動(dòng)態(tài)風(fēng)載下的穩(wěn)定性，同 時(shí)滑塊結(jié)構(gòu)8的步進(jìn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)每日0. 3°太陽垂直高度角的步進(jìn)變化；拋物面反射鏡1選用拋物面的底面部分，所截取的旋轉(zhuǎn)拋物面開口直徑為D，拋物 面的焦距為f，并使f/D = 0. 45 0. 6，在該種鏡面設(shè)計(jì)下，能最有效的接受太陽光能量，旋 轉(zhuǎn)拋物面通過6 12塊鏡面拼接而成，每一塊鏡面通過打磨拋光，并用模具壓制而成，鏡面 的邊緣增加邊緣耳9 ；半圓軌道10的圓心與拋物面反射鏡1焦點(diǎn)重合，并使上下基座7與半圓軌道10 的連線為圓的直徑，并為極軸線，該裝置通過上下基座7穩(wěn)定固定在地面上，基座通過曲線設(shè)計(jì)既要保證承受一定的壓力載荷，同時(shí)也要承受由于鏡面在風(fēng)載下所傳導(dǎo)的彎曲載荷和 其他動(dòng)態(tài)載荷；拋物面反射鏡1的焦點(diǎn)與反射鏡隨季節(jié)滑動(dòng)的圓形軌道中心重合，每日通過逆地 球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)保證反射鏡正對(duì)太陽而轉(zhuǎn)動(dòng)，并將該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為時(shí)鐘控制跟蹤，同時(shí)每日太陽 的垂直高度角有0. 3°的周期變化，通過步進(jìn)調(diào)節(jié)反射鏡在圓形軌道的不同位置來保證不 同季節(jié)太陽光的垂直入射，使反射鏡始終正對(duì)太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使太陽光始終匯集于焦點(diǎn)處。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種新型極軸式太陽能聚光裝置，包括上下基座、半圓軌道機(jī)構(gòu)、步進(jìn)機(jī)構(gòu)及拋物面 反射鏡，其特征在于所述的半圓軌道機(jī)構(gòu)與上下基座通過大直徑的齒輪內(nèi)咬合連接，所述 的拋物面反射鏡用內(nèi)外兩個(gè)圓環(huán)作為支撐框架，通過焊接或者鉚接方式與兩個(gè)圓環(huán)固定在 一起，在鏡面中心設(shè)置一鏡面支撐桿，所述鏡面支撐桿通過鋼索與內(nèi)外圓環(huán)相連接；所述鏡面支承框架下，支撐桿的下端通過兩個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)與半圓軌道實(shí)現(xiàn)無縫相連，同 時(shí)通過齒輪或者釘孔機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鏡面機(jī)構(gòu)沿半圓軌道滑動(dòng)；所述的拋物面反射鏡選用拋物面的底面部分，所截取的旋轉(zhuǎn)拋物面開口直徑為D，拋物 面的焦距為f，并使f/D = 0. 45 0. 6，旋轉(zhuǎn)拋物面通過6 12塊鏡面拼接而成，每一塊鏡 面通過打磨拋光，并用模具壓制而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型極軸式太陽能聚光裝置，其特征在于所述拋物面 反射鏡面的邊緣增加有邊緣耳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型極軸式太陽能聚光裝置，其特征在于所述半圓軌 道的圓心與拋物面反射鏡焦點(diǎn)重合，并使上下基座與半圓軌道的連線為圓的直徑，并為極 軸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型極軸式太陽能聚光裝置，其特征在于所述拋物面 反射鏡的焦點(diǎn)與反射鏡隨季節(jié)滑動(dòng)的圓形軌道中心重合。
全文摘要
一種新型極軸式太陽能聚光裝置，涉及太陽能碟式聚光裝置，包括上下基座、半圓軌道機(jī)構(gòu)、步進(jìn)機(jī)構(gòu)及拋物面反射鏡，其特征在于所述的半圓軌道機(jī)構(gòu)與上下基座通過大直徑的齒輪內(nèi)咬合連接，所述的拋物面反射鏡用內(nèi)外兩個(gè)圓環(huán)作為支撐框架，通過焊接或者鉚接方式與兩個(gè)圓環(huán)固定在一起，在鏡面中心設(shè)置一鏡面支撐桿，所述鏡面支撐桿通過若干鋼索與內(nèi)外圓環(huán)相連接；所述鏡面支承框架下，支撐桿的下端通過兩個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)與半圓軌道實(shí)現(xiàn)無縫相連。本發(fā)明主要為碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以獲得較高的鏡面運(yùn)行精度，從而保證了太陽光匯聚的精確性，且通過增強(qiáng)設(shè)計(jì)，提高了大直徑拋物面反射鏡在大風(fēng)載條件下的工作運(yùn)行能力和生存能力，通過大直徑截面的連接增強(qiáng)了連接處抗彎和抗扭的能力，增強(qiáng)了機(jī)架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G02B19/00GK102053351SQ20101056038
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者吳信蓮, 謝中立, 黃波 申請(qǐng)人:合肥科燁電物理設(shè)備制造有限公司, 杭州立揚(yáng)聚光蓄熱科技有限公司, 黃波