專利名稱：一種槽式拋物面太陽能聚光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種槽式拋物面太陽能聚光器。
技術(shù)背景太陽能是取之不盡用之不竭的可再生能源，在化石燃料逐年減少、國際能源形勢日趨嚴(yán) 峻的今天，開發(fā)利用太陽能是實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)多元化、保證能源安全的重要途徑之一。槽型拋 物面太陽能聚光器利用拋物面聚集太陽能平行光，從而加熱工質(zhì)，產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電 機(jī)發(fā)電。太陽輻射由直射和散射組成。直射的比例取決于天氣條件(即多云減少直接太陽輻 射)。由于反射和折射聚光都只吸收太陽直射，因此按照這兩種方法工作的聚光器必須是動(dòng) 態(tài)的，即利用跟蹤系統(tǒng)來跟蹤太陽一天的軌跡，以達(dá)到反射聚光面光學(xué)中心的法線，吸熱體 和太陽這三個(gè)點(diǎn)成一條直線。傳統(tǒng)的槽式拋物面太陽能聚光器，吸熱管與反射鏡通過固定的機(jī)械結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體性 的結(jié)構(gòu)。例如中科院電工研究所在2004年研究開發(fā)的槽式聚光器，其吸熱管通過固定在反 射鏡支架上的鋼管支撐和固定。其轉(zhuǎn)軸位于反射鏡背部中心，當(dāng)聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射鏡與吸 熱管同時(shí)圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。又例如遠(yuǎn)大空調(diào)公司在2005年開發(fā)的槽式聚光器，其吸熱管由角 鋼焊接的吸熱管支架支撐，而該吸熱管支架安裝在反光鏡支架上。其轉(zhuǎn)軸位于聚光器中心位 置，吸熱管下方，同樣當(dāng)聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射鏡與吸熱管同時(shí)圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。美國專利 US4372651是典型傳統(tǒng)的槽式拋物面太陽能聚光器，聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)吸熱管隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。美國專 利US6994082采用薄膜材料作為反射材料，并創(chuàng)新性地發(fā)明一種張緊裝置保持反射膜的面 型。該發(fā)明中吸熱管與集熱器連接在一起同時(shí)圍繞反射膜處的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。如前所述，這種光 學(xué)聚光需要聚光器隨著太陽的運(yùn)動(dòng)繞軸旋轉(zhuǎn)，即所謂的跟蹤軸。在設(shè)計(jì)中為了減少這種聚光 器轉(zhuǎn)動(dòng)的功耗，聚光器的質(zhì)量中心一般要落在該跟蹤軸。該種結(jié)構(gòu)形式雖然節(jié)省了電功，但 是由于集熱管不在跟蹤軸處，所以在聚光器跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，集熱管也在圍繞跟蹤軸運(yùn)動(dòng)中，而 每列集熱管的兩端用于熱工質(zhì)傳輸?shù)墓艿绖t必須是軟管或轉(zhuǎn)動(dòng)連接管。由于軟管或轉(zhuǎn)動(dòng)連接 管不適合長期用于輸運(yùn)高溫高壓工質(zhì)，維護(hù)成本高，安全性也受到較大影響。美國專利US4559926也是一種吸熱管固定不動(dòng)而拋物面反射鏡以吸熱管軸心為轉(zhuǎn)動(dòng)中 心轉(zhuǎn)動(dòng)的槽式聚光器，這種聚光器的傳動(dòng)輪不依靠軸承座支撐在立柱上，而是依靠一對(duì)從動(dòng)輪支撐在地面上。該發(fā)明中吸熱管與傳動(dòng)輪軸心處的傳動(dòng)管通過一個(gè)軸承連接，這樣吸熱管 被支撐在了軸心處，而且聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吸熱管可保持不動(dòng)。傳統(tǒng)的槽式太陽能聚光器一般 由幾個(gè)甚至幾十個(gè)聚光器連接成為一列，并由多個(gè)聚光器共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于該專利沒 有解決每個(gè)相領(lǐng)聚光器之間傳動(dòng)的問題，所以每列聚光器系統(tǒng)只有一個(gè)聚光器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)。如果每列有多個(gè)聚光器，則每個(gè)聚光器都需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這明顯增大了聚光器的制 造、安裝和維護(hù)成本。與之類似，國際專利WO2007/110713也是也是一種吸熱管固定不動(dòng) 而拋物面反射鏡以吸熱管軸心為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)的槽式聚光器，這種聚光器的傳動(dòng)輪不依靠軸 承座支撐在立柱上，而是依靠一對(duì)從動(dòng)輪支撐在地面上。該專利也沒有解決多個(gè)聚光器之間 傳動(dòng)的問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是槽式拋物面太陽能聚光器吸熱管固定不動(dòng)，而拋物面反 射鏡以吸熱管幾何中心為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)并跟蹤太陽直射輻射的困難。解決原有槽式拋物面太 陽能聚光器不能直接加熱并生產(chǎn)高溫、高壓水蒸汽的問題。提高了槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的 發(fā)電效率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的槽式拋物面太陽能聚光器包括吸熱管、傳動(dòng)管內(nèi)軸承、傳動(dòng)管、傳動(dòng)管外軸承、 軸承座、反射鏡、桁架、反射鏡支架、支撐桿、、主傳動(dòng)輪、副傳動(dòng)輪、傳動(dòng)桿、立柱等。 驅(qū)動(dòng)裝置包括鋼絲繩、減速器輸出軸、減速器、電動(dòng)機(jī)、張緊器。驅(qū)動(dòng)裝置布置在兩個(gè)聚 光器之間。 一套驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)2 6個(gè)聚光器，而不僅限于2個(gè)聚光器。本發(fā)明吸熱管幾何中心與聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)中心同軸，吸熱管從傳動(dòng)管中穿過，吸熱管和傳動(dòng) 管二者之間由傳動(dòng)管內(nèi)軸承連接。吸熱管套在該軸承內(nèi)環(huán)中，該軸承外環(huán)與傳動(dòng)管連接。在 槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，吸熱管與槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主管路焊接在一起。傳動(dòng)管轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，由于吸熱管兩端與槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的主管道焊接，吸熱管固定不動(dòng)。傳動(dòng)管與軸 承座由傳動(dòng)管外軸承連接。傳動(dòng)管套在該傳動(dòng)管外軸承內(nèi)環(huán)中，該傳動(dòng)管外軸承外環(huán)與軸承 座連接。軸承座通過螺栓固定在立柱上。在傳動(dòng)管兩端分別固定安裝有主傳動(dòng)輪和副傳動(dòng)輪。 主傳動(dòng)輪和副傳動(dòng)輪通過傳動(dòng)桿分別與立柱兩側(cè)的兩個(gè)聚光器連接在一起。聚光器工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)輪，主傳動(dòng)輪帶動(dòng)傳動(dòng)管以及和主傳動(dòng)輪連接的一 側(cè)聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)管帶動(dòng)副傳動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，副傳動(dòng)輪帶動(dòng)立柱另一側(cè)的聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)。立柱通 過軸承座支撐傳動(dòng)管、吸熱管。通過傳動(dòng)管，立柱支撐兩側(cè)的槽式拋物面聚光器。以此類推， 通過傳動(dòng)管帶動(dòng)副傳動(dòng)輪， 一套驅(qū)動(dòng)裝置可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)聚光器。反射鏡粘貼在反射鏡支架上。為了增加聚光器的強(qiáng)度和剛度，反射鏡支架通過螺栓連接或焊接在桁架上。立柱起到支撐聚光器的作用。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)吸熱管固定不動(dòng)，吸熱管幾 何中心必須與該聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)中心同軸。增加了傳動(dòng)管內(nèi)軸承、傳動(dòng)管、傳動(dòng)管外軸承、主傳 動(dòng)輪、副傳動(dòng)輪、傳動(dòng)桿6個(gè)零件。上述6個(gè)零件全部鋼制。如前所述，這6個(gè)零件的巧妙 配合，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的功能。一般來說， 一個(gè)聚光器上有3根吸熱管，每根吸熱管的長度相同。每根吸熱管連接在一 起，每個(gè)接頭位置都需要支撐和固定。在聚光器的兩端有2根立柱支撐2個(gè)吸熱管接頭。本 發(fā)明中另外兩個(gè)接頭由固定在反射鏡支架上的支撐桿支撐。這兩對(duì)支撐桿分別安裝在桁架長 度方向的三分之一和三分之二位置。本發(fā)明驅(qū)動(dòng)裝置可采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)輪。電動(dòng)機(jī)輸出軸與減速器輸入軸套連接，電 動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器內(nèi)齒輪使輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。主傳動(dòng)輪輪緣內(nèi)臥有兩根鋼絲繩，兩根鋼絲繩一端與 主傳動(dòng)輪連接，另一端與減速器輸出軸連接。當(dāng)電動(dòng)機(jī)按照順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，鋼絲繩 將帶動(dòng)主傳動(dòng)輪，主傳動(dòng)輪帶動(dòng)聚光器雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置也可采用液壓裝置驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)論。本發(fā)明提出了槽式拋物面太陽能聚光器吸熱管固定不動(dòng)，而拋物面反射鏡以吸熱管軸心 為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)并跟蹤太陽直射輻射的槽式聚光器設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明吸熱管管路系統(tǒng)中取消 了軟管和轉(zhuǎn)動(dòng)連接部件，解決了高溫工質(zhì)管路可長期穩(wěn)定工作的問題。本發(fā)明的槽式拋物面 聚光器結(jié)構(gòu)簡單，易控制，能準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)并跟蹤太陽輻射。


圖l為本發(fā)明主視圖；圖2為本發(fā)明側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明主視圖的局部放大圖；圖4為本發(fā)明側(cè)視圖的局部放大圖；圖5為側(cè)視圖的局部剖面圖。圖中l(wèi)吸熱管、2吸熱管保溫、3傳動(dòng)管內(nèi)軸承、4傳動(dòng)管、5傳動(dòng)管外軸承、6軸承 座、7反射鏡支架、8反射鏡、9主傳動(dòng)輪、IO傳動(dòng)桿、ll鋼絲繩、12支撐桿、13立柱、14 減速器輸出軸、15減速器、16電動(dòng)機(jī)、17張緊器、18桁架、19副傳動(dòng)輪。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本發(fā)明。本發(fā)明聚光器主要包括吸熱管l、傳動(dòng)管內(nèi)軸承3、傳動(dòng)管4、傳動(dòng)管外軸承5、軸承座 6、反射鏡8、桁架18、反射鏡支架7、支撐桿12、主傳動(dòng)輪9 、副傳動(dòng)輪19、傳動(dòng)桿10、 立柱13。驅(qū)動(dòng)裝置包括ll鋼絲繩、14減速器輸出軸、15減速器、16電動(dòng)機(jī)、17張緊器。圖l所示為本發(fā)明槽，物面太陽能聚光器主視圖。如圖1所示，驅(qū)動(dòng)裝置布置在兩個(gè)聚光器之間。三根吸熱管1首尾相連連接在一起，每個(gè)接頭位置都需要支撐和固定。在聚光器的兩端 由兩根立柱13支撐兩個(gè)吸熱管1接頭。而另外兩個(gè)接頭由固定在反射鏡支架7上的支撐桿 12支撐。這兩個(gè)支撐桿12的位置分別在桁架18長度方向的三分之一和三分之二位置。圖2為本發(fā)明側(cè)視圖。如圖l、圖2所示，每個(gè)聚光器中，拋物面反光鏡8通過支架7 與桁架18連接在一起。吸熱管1從聚光器兩側(cè)的立柱13上的傳動(dòng)管4穿過，并由傳動(dòng)管內(nèi) 軸承3支撐在立柱13上。主傳動(dòng)輪9通過傳動(dòng)桿IO與桁架18連接在一起，從而使主傳動(dòng) 輪9可以帶動(dòng)聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)。主傳動(dòng)輪9、副傳動(dòng)輪19與聚光器桁架18通過一對(duì)傳動(dòng)桿10 連接為一整體。電動(dòng)機(jī)16輸出軸與減速器15輸入軸套連接，電動(dòng)機(jī)16帶動(dòng)減速器15內(nèi)齒輪使輸出軸 14轉(zhuǎn)動(dòng)。主傳動(dòng)輪9輪緣內(nèi)臥有兩根鋼絲繩11，兩根鋼絲繩11一端與主傳動(dòng)輪9連接，另 一端與減速器輸出軸14連接。當(dāng)電動(dòng)機(jī)16按照順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，鋼絲繩11將帶動(dòng) 一主傳動(dòng)輪9，主傳動(dòng)輪9帶動(dòng)聚光器雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3為本發(fā)明主視局部放大圖。在傳動(dòng)管4兩端分別固定安裝有主傳動(dòng)輪9和副傳動(dòng)輪 19,傳動(dòng)管4通過主傳動(dòng)輪9和副傳動(dòng)輪19的軸心，主傳動(dòng)輪9帶動(dòng)傳動(dòng)管4轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng) 管4帶動(dòng)副傳動(dòng)輪19轉(zhuǎn)動(dòng)。主傳動(dòng)輪9和副傳動(dòng)輪19通過傳動(dòng)桿10分別與立柱13兩側(cè)的 兩個(gè)聚光器連接在一起。聚光器工作時(shí)，鋼絲繩11帶動(dòng)主傳動(dòng)輪9，主傳動(dòng)輪9帶動(dòng)傳動(dòng)管 4以及和主傳動(dòng)輪9連接的一側(cè)聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)管4帶動(dòng)副傳動(dòng)輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，副傳動(dòng)輪19 帶動(dòng)立柱13另一側(cè)的聚光器轉(zhuǎn)動(dòng)。立柱13通過軸承座6支撐傳動(dòng)管4、吸熱管1。通過傳 動(dòng)管4,立柱13支撐兩側(cè)的槽式拋物面聚光器。圖4為本發(fā)明側(cè)視局部放大圖。在傳動(dòng)系統(tǒng)位置，軸承座6固定安裝在立柱13上。傳 動(dòng)管4內(nèi)有傳動(dòng)管內(nèi)軸承3與吸熱管1連接，傳動(dòng)管4外有傳動(dòng)管外軸承5與軸承座6連接。 吸熱管1和吸熱管保溫2由傳動(dòng)管4中穿過。這樣吸熱管1與傳動(dòng)管4同心。由于在每列聚 光器的兩端吸熱管l與固定管路連接，因此傳動(dòng)管4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吸熱管l固定不動(dòng)。圖5為本發(fā)明A-A向剖面圖。吸熱管1從傳動(dòng)管4中穿過，二者之間有傳動(dòng)管內(nèi)軸承3 連接。吸熱管1和吸熱管保溫2套在傳動(dòng)管內(nèi)軸承3內(nèi)環(huán)中，吸熱管內(nèi)軸承3的外環(huán)與傳動(dòng) 管4連接。傳動(dòng)管4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吸熱管l可以固定不動(dòng)。傳動(dòng)管4與軸承座6有傳動(dòng)管外軸承 5連接。傳動(dòng)管4套在傳動(dòng)管外軸承5內(nèi)環(huán)中，傳動(dòng)管外軸承5外環(huán)與軸承座6連接。軸承 座6固定在立柱上。
權(quán)利要求
1、一種槽式拋物面太陽能聚光器，包括反射鏡(8)、桁架(18)、反射鏡支架(7)和驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該聚光器還包括吸熱管(1)、吸熱管保溫(2)、傳動(dòng)管內(nèi)軸承(3)、傳動(dòng)管(4)、傳動(dòng)管外軸承(5)、軸承座(6)、主傳動(dòng)輪(9)、立柱(13)、副傳動(dòng)輪(19)；吸熱管(1)從傳動(dòng)管(4)中穿過，傳動(dòng)管內(nèi)軸承(3)連接吸熱管(1)和傳動(dòng)管(4)；傳動(dòng)管(4)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吸熱管(1)固定不動(dòng)；吸熱管(1)和套在吸熱管(1)上的吸熱管保溫(2)套在傳動(dòng)管內(nèi)軸承(3)內(nèi)環(huán)中，傳動(dòng)管內(nèi)軸承(3)的外環(huán)與傳動(dòng)管(4)連接；傳動(dòng)管(4)與軸承座(6)由傳動(dòng)管外軸承(5)連接；傳動(dòng)管(4)套在傳動(dòng)管外軸承(5)內(nèi)環(huán)中，傳動(dòng)管外軸承(5)外環(huán)與軸承座(6)連接；軸承座(6)固定在立柱(13)上。
2、 按照權(quán)利要求1所說的槽式拋物面太陽能聚光器，其特征在于主傳動(dòng)輪(9)、副傳 動(dòng)輪(19)與聚光器桁架(18)通過一對(duì)傳動(dòng)桿(10)連接為一整體。
3、 按照權(quán)利要求l所說的槽式拋物面太陽能聚光器，其特征在于所述傳動(dòng)管(4)帶動(dòng) 副傳動(dòng)輪(19)， 一套驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)多個(gè)串聯(lián)的聚光器。
全文摘要
一種槽式拋物面太陽能聚光器，其特征在于吸熱管(1)從傳動(dòng)管(4)中穿過，傳動(dòng)管內(nèi)軸承(3)連接吸熱管(1)和傳動(dòng)管(4)。傳動(dòng)管(4)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吸熱管(1)固定不動(dòng)，拋物面反射鏡以吸熱管幾何心為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)并跟蹤太陽直射輻射。吸熱管(1)套在傳動(dòng)管內(nèi)軸承(3)內(nèi)環(huán)中，傳動(dòng)管內(nèi)軸承(3)的外環(huán)與傳動(dòng)管(4)連接。傳動(dòng)管(4)與軸承座(6)由傳動(dòng)管外軸承(5)連接。傳動(dòng)管(4)套在傳動(dòng)管外軸承(5)內(nèi)環(huán)中，傳動(dòng)管外軸承(5)外環(huán)與軸承座(6)連接。軸承座(6)固定在立柱(13)上，立柱(13)通過傳動(dòng)管(4)支撐兩側(cè)的聚光器。本發(fā)明適用于長期輸運(yùn)高溫高壓工質(zhì)，維護(hù)成本低，安全性好。
文檔編號(hào)F24J2/14GK101403533SQ20081022616
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者劉曉冰, 銳 王, 王志峰, 臧春城, 軍 董 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院電工研究所