專利名稱：拋物面槽式集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋物面槽式集熱器，包括具有拋物面鏡表面的拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)，和吸收器支撐結(jié)構(gòu)，該拋物面鏡表面應(yīng)用于該拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)上，該吸收器支撐結(jié)構(gòu)支撐吸收器管，所述兩個(gè)支撐結(jié)構(gòu)機(jī)械地固定于扭曲管上相互固定的位置中，所述扭曲管設(shè)置在所述拋物面鏡表面的下方，且所述兩個(gè)支撐結(jié)構(gòu)以能夠與所述扭曲管一起圍繞拋物面槽式集熱器的縱向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方式被安裝。
背景技術(shù)：
為了開發(fā)太陽能而使用了太陽熱能發(fā)電站，其中采用多個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)連接的反射拋物面槽的形式而獲得日曬，且將日曬反射到吸收器線路上。在吸收器線路上輸送的是載熱介質(zhì)，該載熱介質(zhì)吸收由輻照中獲得的熱能并進(jìn)一步將其輸送，以達(dá)到在太陽能熱電站中產(chǎn)生蒸汽的目的。反射拋物面槽具有支撐結(jié)構(gòu)，反射元件被設(shè)置在該支撐結(jié)構(gòu)上并被用作跟蹤陽光路徑。所述鏡面元件具有大約6m的孔徑，因此拋物面槽同樣具有大約6m 的孔徑(外部鏡面邊緣之間的距離)。拋物面槽式集熱器可包括多個(gè)元件，其分別剛性地設(shè)置在抗變形的拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)上。在這種情況下，元件因此被設(shè)置在支撐其的兩個(gè)分隔開的支撐塔或支撐桿之間。每個(gè)元件具有相同的設(shè)計(jì)，且在一個(gè)挨一個(gè)串聯(lián)連接的兩個(gè)元件之間，在兩個(gè)支撐塔或支撐桿之間的中間設(shè)置有驅(qū)動(dòng)單元，在該驅(qū)動(dòng)單元的輔助下，形成拋物面槽式集熱器的這兩個(gè)元件或所有元件能夠在一個(gè)軸上同時(shí)并一致地追蹤太陽。這里的運(yùn)動(dòng)通常在使用杠桿的液壓缸的輔助下產(chǎn)生，從而圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)，其中該液壓缸與拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)連接，且該拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)為柵格框架形式。這里，在實(shí)際中已知的發(fā)電站的結(jié)構(gòu)為使得旋轉(zhuǎn)軸在鏡表面上方延伸，或至少在拋物面鏡曲面的原點(diǎn)或頂點(diǎn)處延伸。其結(jié)果為鏡表面在所述驅(qū)動(dòng)單元引起拋物面槽式集熱器的元件回轉(zhuǎn)(swiveling)的區(qū)域中，在拋物面槽式集熱器的縱向上被中斷，因此不可能將拋物面槽式集熱器的整個(gè)長度設(shè)計(jì)為利用太陽光的鏡表面。而且，這種結(jié)構(gòu)下，有必要在集熱器元件的翻轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)的終點(diǎn)處設(shè)置固體加固板，目的是能夠吸收和傳輸此處所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力和扭力。然而，例如從WO 2005/066553 Al的非商標(biāo)專利中所知的，還存在這種結(jié)構(gòu)替代扭矩柵格框架，拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)具有支撐住拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)的扭曲管。然而，即使在這種情況下，驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置在兩個(gè)拋物面槽式集熱器元件之間，并引起拋物面槽式集熱器的拋物面鏡表面的中斷。在支撐所述拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)的扭曲管的中心縱向軸的基板的徑向上，設(shè)置有基板的拋物面槽式集熱器的縱向旋轉(zhuǎn)軸，其與驅(qū)動(dòng)元件配合從而移動(dòng)拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)。同樣在實(shí)際中已知的是具有凸耳的扭曲管，該凸耳被焊接在外部邊緣上且支撐架結(jié)構(gòu)被安裝在該凸耳上，所述鏡表面被固定在該扭曲管上。使用該扭曲管，則有必要在外部側(cè)表面上安裝支撐元件，其形成吸收器支撐結(jié)構(gòu)并支撐吸收器管，且具體地這是通過焊接完成的。這種支撐元件約為兩米長，且如果拋物面槽式集熱器發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到達(dá)傾斜位置，該支撐元件傳遞實(shí)質(zhì)扭矩和因此作用在扭曲管的外部側(cè)表面的焊縫上的實(shí)質(zhì)力， 這些支撐元件通過該實(shí)質(zhì)力被固定在扭曲管上。這些扭曲管通常也被安裝在兩個(gè)支撐塔或支撐桿之間，使得與在多個(gè)支撐塔或支撐柱上延伸的柵格框架支撐結(jié)構(gòu)相比，這些扭曲管顯示了更大的彎曲。因此，用于形成拋物面槽式集熱器的已知拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn)實(shí)際上包括不可能形成在拋物面槽式集熱器內(nèi)的縱向上連續(xù)的鏡表面，因?yàn)樵诟鱾€(gè)元件或拋物面槽式集熱器的區(qū)段之間形成有支撐塔或支撐桿，其伸入到鏡表面的區(qū)域中，使得總是存在橫向帶狀區(qū)域，沒有鏡面元件或反射表面能夠被設(shè)置在其中。而且，由于昂貴的金屬結(jié)構(gòu)和為追蹤拋物面槽式集熱器目的需要為傳輸力而提供加固板，所以已知的柵格框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較高的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方案，在其幫助下能夠降低用于拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的設(shè)計(jì)費(fèi)用，并增加有用的鏡表面。就開始時(shí)更詳細(xì)指明的類型的拋物面槽式集熱器而言，根據(jù)本發(fā)明的下述事實(shí)可以實(shí)現(xiàn)這一目的，所述事實(shí)即所述扭曲管被配置為使得所述拋物面槽式集熱器的縱向旋轉(zhuǎn)軸與所述扭曲管的中心縱向軸重合。因此，根據(jù)本發(fā)明，首先，拋物面槽式集熱器的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述拋物面鏡表面的下方，并且其次，所述旋轉(zhuǎn)軸延伸穿過所述扭曲管的中心。這使得有可能僅僅憑借通過作用于其上的力來回轉(zhuǎn)所述扭曲管，以產(chǎn)生拋物面槽式集熱器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于扭曲管被設(shè)置在所述鏡表面的下方，且拋物面槽式集熱器圍繞扭曲管的中心軸回轉(zhuǎn)，現(xiàn)在有可能在扭曲管上的扭曲管的整個(gè)長度上形成連續(xù)的鏡表面。拋物面槽式集熱器的安裝和完全驅(qū)動(dòng)可以在拋物面鏡表面下方形成和設(shè)置。因此對(duì)于扭曲管或拋物面槽式集熱器的給定長度，與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比，有效的鏡表面能夠增加5%。同時(shí)，與柵格框架支撐結(jié)構(gòu)比較，通過使用扭曲管，獲得了改善的抗扭剛度，因?yàn)橥ǔＫ纬傻臇鸥窨蚣芘は涞目古偠缺扰で芤?。除了可利用的更大面積之外，與連續(xù)或不中斷且增大的鏡表面有關(guān)的優(yōu)勢在于 改善了鏡表面的清潔度，以及對(duì)載熱管長度的更大利用。為了給扭曲管提供至少與柵格框架結(jié)構(gòu)大致相同的彎曲性能，在研發(fā)中，本發(fā)明的區(qū)別特征在于扭曲管被設(shè)計(jì)為連續(xù)橫梁這一事實(shí)。這里，連續(xù)橫梁被理解為是在機(jī)械學(xué)中已知的橫梁框架的多跨主梁，并跨接于(reach over)多于兩個(gè)的支撐，比如靜力學(xué)上所知的支撐。連續(xù)的扭曲管、或者被設(shè)計(jì)為連續(xù)的橫梁的扭曲管的區(qū)別特征在于其在其長度上被支撐在多個(gè)相互間隔設(shè)置的支撐塔或支撐桿上，和/或，被支撐在其長度上。由此有可能形成幾乎任意長的拋物面槽式集熱器和支撐其的扭曲管。通過將支撐塔或支撐桿間隔設(shè)置在合適的和計(jì)算得到的點(diǎn)上，有可能將其彎曲減小至期望的尺寸或者可接受的尺寸。因此可能不僅形成連續(xù)的鏡表面，而且還形成較長的拋物面槽式集熱器，和/或形成用于構(gòu)造各個(gè)拋物面槽式集熱器的拋物面槽式集熱器元件。同樣，與支撐框架柵格結(jié)構(gòu)相比，關(guān)于其較大的彎曲，通過該尺寸而抵消和補(bǔ)償了管最初存在的缺點(diǎn)。連續(xù)或不中斷的扭曲管的優(yōu)點(diǎn)在于其較高的抗扭剛度和其較高的彎曲強(qiáng)度，因?yàn)橛捎谠谒蛑螚U區(qū)域內(nèi)的中斷，所以其不存在中斷。另外，基于拋物面槽式集熱器的機(jī)械結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的可能性，根據(jù)本發(fā)明的拋物面槽式集熱器的區(qū)別特征在于其具有拋物面鏡表面，所述拋物面鏡表面被設(shè)計(jì)為在所述扭曲管的縱向上是連續(xù)的且基本上不中斷。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)所述拋物面鏡表面是由鏡表面形成且所述鏡表面分別具有無間隔地相互抵靠的成排的拋物面鏡元件時(shí)，則拋物面鏡表面的設(shè)計(jì)由此是有利的。另外，當(dāng)所述連續(xù)拋物面鏡表面基本上在所述連續(xù)支撐的長度上延伸時(shí)，由此是有利的，并且本發(fā)明同樣提供了這一點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，扭曲管能夠憑借以下事實(shí)以具體地有利于實(shí)施的方式被支撐和安裝，即所述扭曲管被支撐和/或安裝在滑動(dòng)或滾柱軸承中，所述滑動(dòng)或滾柱軸承被設(shè)置在支撐塔或支撐桿上。使用這一創(chuàng)新的安裝概念，有可能以簡單的方式將扭曲管作為力傳輸元件使用，用于使拋物面槽式集熱器回轉(zhuǎn)。由于扭曲管被設(shè)置在鏡表面的下方，其自然有待以被支撐的方式安裝在常用的滑動(dòng)軸承或滾柱軸承上，該滑動(dòng)軸承或滾柱軸承允許扭曲管的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了確保扭曲管和/或拋物面槽式集熱器的重心線分別位于扭曲管的旋轉(zhuǎn)軸中， 本發(fā)明還提供了將配重設(shè)置在所述扭曲管的一側(cè)上，該側(cè)避開所述拋物面鏡表面，使得所述拋物面槽式集熱器和/或所述扭曲管的重心線至少基本上與所述拋物面槽式集熱器的縱向旋轉(zhuǎn)軸重合。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，這一點(diǎn)可以具體由以下事實(shí)實(shí)現(xiàn)，即所述配重鄰近于支撐所述扭曲管的所述支撐塔或支撐桿而設(shè)置。在橫梁兩端被夾緊的情況下，已知彈性軸通過“0”在軸承附近延伸，其指的是在橫梁的該點(diǎn)處不存在彎曲扭矩。固體配重具體地安裝在這些點(diǎn)處。因?yàn)閽佄锩娌凼郊療崞鞯目v向旋轉(zhuǎn)軸與扭曲管的中心縱向軸是重合的，而且，具體地，重心軸或者重心線也因此與拋物面槽式集熱器的旋轉(zhuǎn)軸相同，所以存在驅(qū)動(dòng)扭矩的減小和扭曲管朝向拋物面槽式集熱器縱向終端的變形的減小。最后，在又一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還具備以下區(qū)別特征，所述吸收器支撐結(jié)構(gòu)包括支撐元件，該支撐元件完全穿過所述扭曲管。因?yàn)橹挝掌鞯奈掌鹘Y(jié)構(gòu)-其在典型的實(shí)施例中采用支撐著吸收器管的單個(gè)支撐桿的形式-被引導(dǎo)著完全穿過扭曲管的橫截面， 該支撐桿分別在扭曲管的側(cè)表面的兩個(gè)區(qū)域內(nèi)、相互間隔并完全相互對(duì)立地被機(jī)械地支撐，并且如果合適的話，還通過焊接被固定在兩個(gè)點(diǎn)上。因此，在回轉(zhuǎn)該拋物面槽式集熱器時(shí)，由該支撐桿分別施加的扭矩被吸收，且避免了扭曲管的變形或壓曲。不需要使用復(fù)雜和昂貴的加固板。


下面通過實(shí)例且輔以附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，其中圖1是本發(fā)明的拋物面槽式集熱器的透視圖；圖2是顯示了鏡表面后側(cè)視圖的拋物面槽式集熱器或拋物面槽式集熱器元件的示意圖；以及圖3是拋物面槽式集熱器或拋物面槽式集熱器元件的鏡表面的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)1，其包括安裝在兩個(gè)支撐塔3上的扭曲管2。在這種情況下，扭曲管2可旋轉(zhuǎn)地支撐在設(shè)置在支撐塔3上的滾柱軸承4中。在固定凸耳5上， 采用柵格框架結(jié)構(gòu)形式的支撐臂15被設(shè)置在扭曲管2上，所述固定凸耳5以固定在扭曲管 2的側(cè)表面上的方式形成。拋物面鏡元件6在扭曲管2的縱向上無間隔地被固定在這些支撐臂15上，且因此被固定在拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)1上，優(yōu)選地以一個(gè)挨一個(gè)無縫隙的方式平放，從而在扭曲管的縱向上分別產(chǎn)生連續(xù)的鏡表面16a，16b。只有在一個(gè)緊挨一個(gè)排列的拋物面鏡元件6的拋物面輪廓的頂點(diǎn)17處，產(chǎn)生連續(xù)的縱向狹槽7，通過該縱向狹槽7，吸收器支撐結(jié)構(gòu)的支撐元件8以從扭曲管2的側(cè)表面伸出的方式延伸。在典型的實(shí)施例中，每個(gè)連續(xù)的鏡表面16a，16b分別由無間隔地互相抵靠的、分別為12x24個(gè)的兩排鏡面元件6 形成，也可能存在其它的組合或?qū)嵤├?。在圖1-3中所例示的拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)1是由此形成的拋物面槽式集熱器14或拋物面槽式集熱器元件的基礎(chǔ)。鏡表面16a和16b分別形成拋物面槽式集熱器15或拋物面槽式集熱器元件的拋物面鏡表面16。如從圖2中可見的，扭曲管2是被設(shè)計(jì)為連續(xù)橫梁的扭曲管，具體地其被支撐在三個(gè)支撐塔3上，圖2中的右側(cè)支撐塔3a同時(shí)被設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng)塔或驅(qū)動(dòng)桿。為回轉(zhuǎn)扭曲管2的目的而在驅(qū)動(dòng)塔3a的支撐桿上構(gòu)造兩個(gè)液壓缸9，其作用在驅(qū)動(dòng)凸耳緣10上，由此使扭曲管2能夠在滾柱軸承4和形成于驅(qū)動(dòng)塔3a的區(qū)域中的套筒軸承11中旋轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)。支撐元件8整個(gè)地完全延伸通過扭曲管2的橫截表面并嚙合，并在經(jīng)由扭曲管的側(cè)表面接觸的兩個(gè)區(qū)域處被固定在扭曲管2上。扭曲管2被設(shè)置在由拋物面鏡元件6形成的鏡表面16a，16b的下方，并且被安裝為使得拋物面槽式集熱器的縱向旋轉(zhuǎn)軸與扭曲管2的中心縱軸重合。攜帶有載熱介質(zhì)的吸收器管12以與縱向狹槽7相對(duì)平放地設(shè)置在支撐元件8的避開扭曲管2的那一端。具有拋物面鏡表面16a，16b的拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)1 (通過拋物面鏡元件6將所述拋物面鏡表面16a，16b應(yīng)用在拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)1上)和吸收器支撐結(jié)構(gòu) 18 (其包含支撐著吸收器管12的支撐元件8)兩者都以這種方式被固定于扭曲管2上，即 即使使拋物面槽式集熱器14回轉(zhuǎn)，其仍保持在相互固定的位置中，且以能夠圍繞拋物面槽式集熱器的縱向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方式被一起安裝，所述縱向轉(zhuǎn)軸穿過扭曲管2的中間。固體配重13在其避開所述拋物面鏡表面16a，16b的側(cè)面，以這種方式被設(shè)置在扭曲管2上，即拋物面槽式集熱器14和/或扭曲管2的重心線至少基本上與拋物面槽式集熱器的縱向旋轉(zhuǎn)軸重合。這里，配重13鄰近于支撐著扭曲管2的支撐塔3，3a或支撐桿而設(shè)置。滾柱軸承4還能夠以未例示的方式被設(shè)計(jì)為滑動(dòng)軸承。為了使扭曲管2能夠在各個(gè)軸承中無困難地回轉(zhuǎn)，還可能使用潤滑劑。拋物面槽式集熱器14的控制和追蹤是通過已知的太陽傳感器以及已知的和常用的控制線圈來實(shí)施的。
權(quán)利要求
1.一種拋物面槽式集熱器(14)，包括具有拋物面鏡表面的拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)(1)， 所述拋物面鏡表面應(yīng)用于所述拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)；以及，吸收器支撐結(jié)構(gòu)，其支撐吸收器管 (12)；這兩個(gè)支撐結(jié)構(gòu)機(jī)械地固定于扭曲管(2)上相互固定的位置中，所述扭曲管(2)設(shè)置在所述拋物面鏡表面的下方，且使所述兩個(gè)支撐結(jié)構(gòu)與所述扭曲管(2)以能夠一起圍繞拋物面槽式集熱器的縱向旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方式而安裝；其特征在于，所述扭曲管(2)被設(shè)置為使得所述拋物面槽式集熱器的縱向旋轉(zhuǎn)軸與所述扭曲管(2)的中心縱向軸重合。
2.如權(quán)利要求1所述的拋物面槽式集熱器(14)，其特征在于，所述扭曲管(2)被設(shè)計(jì)為是連續(xù)橫梁。
3.如權(quán)利要求1或2所述的拋物面槽式集熱器(14)，其特征在于，其具有拋物面鏡表面(16)，所述拋物面鏡表面(16)被設(shè)計(jì)為在所述扭曲管(2)的縱向上是連續(xù)的且基本上不中斷。
4.如權(quán)利要求3所述的拋物面槽式集熱器(14)，其特征在于，所述拋物面鏡表面(16) 由鏡表面(16a，16b)形成，所述鏡表面(16a，16b)分別具有無間隔地、相互抵靠平放的成排的拋物面鏡元件(6)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的拋物面槽式集熱器(14)，其特征在于，所述連續(xù)拋物面鏡表面(16)基本上在連續(xù)支撐的長度上延伸。
6.如上述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的拋物面槽式集熱器(14)，其特征在于，所述扭曲管 (2)被支撐和/或安裝在滑動(dòng)或滾柱軸承(4)中，所述滑動(dòng)或滾柱軸承(4)被設(shè)置在支撐塔 (3,3a)或支撐桿上。
7.如上述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的拋物面槽式集熱器(14)，其特征在于，配重(13)被設(shè)置在所述扭曲管(2)的一側(cè)上，該側(cè)避開所述拋物面鏡表面，使得所述拋物面槽式集熱器 (14)的和/或所述扭曲管(2)的重心線至少基本上與所述拋物面槽式集熱器的縱向旋轉(zhuǎn)軸重合。
8.如權(quán)利要求7所述的拋物面槽式集熱器(14)，其特征在于，所述配重(13)鄰近于支撐所述扭曲管(2)的所述支撐塔(3，3a)或支撐桿而設(shè)置。
9.如上述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的拋物面槽式集熱器(14)，其特征在于，所述吸收器支撐結(jié)構(gòu)包括支撐元件(8)，該支撐元件(8)完全穿過所述扭曲管(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拋物面槽式集熱器(14)，其包括具有拋物面鏡表面的拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)(1)，所述拋物面鏡表面應(yīng)用于所述拋物面鏡支撐結(jié)構(gòu)；以及，吸收器支撐結(jié)構(gòu)，其支撐吸收器管(12)；這兩個(gè)支撐結(jié)構(gòu)都在扭曲管(2)上固定的相對(duì)位置中彼此機(jī)械地連接，所述扭曲管(2)設(shè)置于拋物面鏡表面的下方，且兩個(gè)支撐結(jié)構(gòu)與所述扭曲管(2)一起圍繞拋物面槽式集熱器的旋轉(zhuǎn)縱軸樞軸式安裝。本發(fā)明的目的是減少拋物面鏡面支撐結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)工作，并增加可使用的鏡表面。這通過配置所述扭曲管(2)使得拋物面槽式集熱器的旋轉(zhuǎn)縱軸與所述扭曲管(2)的中心縱向軸重合而實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)F24J2/14GK102483268SQ201080038375
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者延斯·考特爾, 格哈德·溫瑞勃, 沃爾夫?qū)に箯貭? 阿克瑟爾·斯維茲, 馬賽厄斯·維德邁爾 申請(qǐng)人:弗拉格賽歐股份有限公司