CN107065121A - 一种定日镜单元子镜面形控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定日镜单元子镜面形控制装置及方法，属于塔式太阳能光热发电领域，装置包括靠模、封盖和抽真空装置，以及用以在反射镜背面固定成形后的反射镜的支撑机构，靠模具有一中空腔体，中空腔体一侧面为弧面，另一侧面为开口结构，弧面面形和欲成形的反射镜面形一致并能与反射镜正面密闭贴合，且弧面上分布有若干连通中空腔体的真空孔，开口结构由封盖可拆卸密封，封盖可拆卸连通抽真空装置。方法为通过靠模弧面的自身曲面形状来构造反射镜弧面的结构形式，同时靠模通过真空吸附方式成形反射镜面形。本发明解决传统定日镜反射镜单元子镜面形成型技术生产效率低、成本高、自动化适应性差的缺点。
Description
技术领域
本发明属于塔式太阳能光热发电领域，尤其涉及定日镜单元子镜制备。
背景技术
塔式太阳能光热发电是太阳能热发电中的主要形式之一。其基本原理为：利用众多定日镜构成的镜场，将太阳光通过一次或多次反射汇聚至固定位置的集热器上，加热集热器中的工质，工质再经过输送、储热、与水换热等环节，产生过热蒸汽推动汽轮发电机进行发电。
塔式光热电站中镜场的作用是聚光集热，它由若干台定日镜设备组成，每台定日镜都起到将太阳光反射汇聚的作用。随着光热发电技术的不断成熟，机组容量逐渐增大，定日镜设备数量也随之增加，定日镜成本占整个塔式发电总投资的一半，如何提高定日镜的性能、降低定日镜的成本显得尤为重要。
一般定日镜，尤其是大型定日镜，是由多个单元子镜组成的。由于太阳发散角的原因，镜场外部的定日镜要将光斑聚集在吸热塔范围内，必须使用面积较小的单元子镜。然而小面积单元子镜大大增加了子镜制造、安装、调整和维护成本。因此使用大面积单元子镜才是经济可行的，此时单元子镜反射面就需要具有一定的曲面形状，起到光线的汇聚作用，减小溢出损失。
反射镜的曲面形状复杂，需要根据定日镜与吸热塔目标点距离确定，制造难度较大。传统方法是人肉眼观察反射镜反射太阳光所形成的光斑形状，人工调整反射镜背部调整装置使光斑聚集在一定范围之内，存在以下一些问题：此种方法效率低、产品一致性差。容易受到人工和天气状况的影响。使用传统工装进行调节的方法，存在工装初期调整工作量大、精度保持性差、不利于生产自动化等问题。而使用精加工、冲压等工艺构造反射镜曲面的方法，又存在生产成本高、装配精度要求高的问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对传统定日镜反射镜单元子镜面形成型技术生产效率低、成本高、自动化适应性差的缺点，提供了一种定日镜单元子镜面形控制装置及方法。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种定日镜单元子镜面形控制装置，包括靠模、封盖和抽真空装置，以及用以在反射镜背面固定成形后的反射镜的支撑机构，靠模具有一中空腔体，中空腔体一侧面为弧面，另一侧面为开口结构，弧面面形和欲成形的反射镜面形一致并能与反射镜正面密闭贴合，且弧面上分布有若干连通中空腔体的真空孔，开口结构由封盖可拆卸密封，封盖可拆卸连通抽真空装置。
作为选择，弧面与反射镜接触的表面为粗糙面。该方案中，弧面与反射镜接触的表面为适度粗糙面，减小装置漏气量的同时，利于子镜成型后靠模与反射镜的分离。
作为选择，还包括沿弧面边沿设置一圈的定位环。该方案中，定位环不仅可以起到反射镜辅助定位的作用，还能够减小吸附时的漏气损失。
作为进一步选择，定位环沿弧面边沿连续设置或间断设置。该方案中，连续设置或间断设置，连续布置更有利于装置的气密性，间断布置的定位环既有利于反射镜与靠模贴合时空气的排除，又有利于设备出现故障时反射镜的移除。
作为选择，靠模开口结构一侧和封盖对应设有密封槽，靠模和封盖通过嵌入密封槽的密封圈密封连接。
作为选择，支撑机构为支撑背板或者支架，支撑背板或者支架胶接或螺栓连接固定于反射镜背面。该方案中，通过靠模预构造反射镜面形形状，支撑背板或者支架使用粘结剂或者螺栓保持反射镜面形，生产具有理想弧面形状的定日镜单元子镜。
一种定日镜单元子镜面形控制方法，采用前述日镜单元子镜面形控制装置，依次包括以下步骤：
1)根据定日镜距离吸热器目标点距离以及光斑大小确定反射镜所需弧面，从而确定并构造靠模弧面，使得靠模弧面面形和欲成形的反射镜面形一致；
2)将靠模和封盖密封连接，然后将反射镜正面贴放在弧面上或者通过靠模直接去吸附反射镜；
3)开启抽真空装置对靠模的中空腔体进行抽气，使真空孔和中空腔体中形成的负压，将反射镜和弧面吸合，从而对反射镜镜面进行成形；
4)将支撑机构固定在反射镜背面使得反射镜保持之前成形的弧面面形，解除真空孔和中空腔体中的负压状态，使反射镜和靠模分离。
作为选择，在支撑机构上打粘胶剂，将打胶后的支撑机构按压在反射镜背面，待粘胶剂达到预定强度后，解除真空孔和中空腔体中的负压状态，使反射镜和靠模分离。
作为选择，反射镜背面预埋多组螺栓，支撑机构上相应设有固定连接点，通过锁紧螺母连接螺栓和固定连接点将支撑机构紧固在反射镜背面，调整反射镜与支撑机构各连接处之间的间距，来保持所构造反射镜面形，待调节紧固完成后，解除真空孔和中空腔体中的负压状态，使反射镜和靠模分离。
作为选择，反射镜位置由定位环进行限位。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
工作过程为：通过靠模弧面的自身曲面形状来构造反射镜弧面的结构形式，同时靠模通过真空吸附方式成形反射镜面形。
本发明的有益效果：
1.本发明所述靠模加工方便、成型精度高，通过冲压、铸造和机加等方式能够得到理想的弧面曲面形状，靠模材料可以选用塑料、普通金属等材料，制造成本低。
2.本发明所述靠模使用过程中面形精度保持性能好，由于反射镜与靠模之间为面接触，靠模使用磨损小、寿命长，使用和维护成本低。
3.本发明所述方法使用灵活、操作简单、生产效率高、产品一致性好。
4.本发明所述方法辅助设备少、成本低，只需要配备机械手、真空泵等通用设备便可以实现自动化生产。
附图说明
图1本发明的靠模的正面视角的立体结构示意图；
图2本发明的靠模的背面视角的立体结构示意图；
图3是图2的局部放大图；
图4本发明的靠模用封盖结构示意图；
图5本发明方法的方式一的装配示意图；
图6本发明方法的方式二的装配示意图；
其中靠模1、弧面2、真空孔3、中空腔体4、定位环5、靠模密封槽6、连接孔7、连接孔8、进气口9、封盖密封槽10、封盖11、反射镜12、支撑背板或者支架13、粘胶剂14、螺栓15、固定连接点17、锁紧螺母18。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。由于反射镜理想曲面形状近似平面，不宜观察，为了更好的说明本发明，附图对弧面形状进行了扩大处理。
参考图1至6所示，一种定日镜单元子镜面形控制装置，包括靠模1、封盖11和抽真空装置，以及用以在反射镜12背面固定成形后的反射镜12的支撑机构，支撑机构优选为支撑背板或者支架13，支撑背板或者支架13胶接或螺栓连接固定于反射镜12背面。靠模1具有一中空腔体4，中空腔体4一侧面为弧面2，另一侧面为开口结构，弧面2面形和欲成形的反射镜12面形一致并能与反射镜12正面密闭贴合，且弧面2上分布有若干连通中空腔体4的真空孔3，开口结构由封盖11可拆卸密封，封盖11可拆卸连通抽真空装置。靠模1需要必要的封盖11来形成封闭的真空腔。中空腔体4体积在满足吸附要求以及提供一定漏气余量的情况下，尽量的小。真空孔3的大小和数量由反射镜12面积、面形精度要求确定。弧面2形状由定日镜距离吸热器目标点距离以及光斑大小确定。弧面2与反射镜12接触的表面为粗糙面，利于子镜成型后靠模与反射镜的分离，但所述粗糙面粗糙度不宜过大，减小吸附时的漏气损失。沿弧面2边沿还设置有一圈的定位环5，定位环5呈扩口形状，可连续或者间断布置。定位环5不仅可以起到反射镜12辅助定位的作用，还能够减小吸附时的漏气损失。靠模1开口结构一侧和封盖11对应设有靠模密封槽6和封盖密封槽10，靠模1和封盖11通过嵌入密封槽的密封圈密封连接，靠模1与封盖11上对应设有连接孔7，靠模1与封盖11使用穿过连接孔7的螺栓连接。
一种定日镜单元子镜面形控制方法，采用前述日镜单元子镜面形控制装置，依次包括以下步骤：
1)根据定日镜距离吸热器目标点距离以及光斑大小确定反射镜12所需弧面，从而确定并通过冲压、铸造和机加等方式构造靠模弧面2，使得靠模1弧面2面形和欲成形的反射镜12面形一致；
2)将靠模1和封盖11密封连接，然后将反射镜12正面贴放在弧面2上或者通过靠模1直接去吸附反射镜12，反射镜12位置由定位环5进行限位；
3)开启抽真空装置(例如真空泵)对靠模1的中空腔体4进行抽气，使真空孔3和中空腔体4中形成的负压，将反射镜12和弧面2吸合，从而对反射镜12镜面进行成形；
4)将支撑机构(支撑背板或者支架13)固定在反射镜12背面使得反射镜12保持之前成形的弧面面形，解除真空孔3和中空腔体4中的负压状态，使反射镜12和靠模1分离，具体而言，优选采用以下两种方式：
方式一，参考图5所示：在支撑背板或者支架13上打粘胶剂14，将打胶后的支撑背板或者支架13按压在反射镜12背面，待粘胶剂14达到预定强度后，解除真空孔3和中空腔体4中的负压状态，使反射镜12和靠模1分离。从而制造出具有理想弧面形状的定日镜单元子镜。
方式二，参考图6所示：反射镜12背面预埋多组螺栓15，支撑背板或者支架13上相应设有固定连接点17，通过锁紧螺母18连接螺栓15和固定连接点17将支撑背板或者支架13紧固在反射镜12背面，调整反射镜12与支撑背板或者支架13各连接处之间的间距，来保持所构造反射镜12面形，待调节紧固完成后，解除真空孔3和中空腔体4中的负压状态，使反射镜12和靠模1分离。从而制造出具有理想弧面形状的定日镜单元子镜。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种定日镜单元子镜面形控制装置，其特征在于：包括靠模、封盖和抽真空装置，以及用以在反射镜背面固定成形后的反射镜的支撑机构，靠模具有一中空腔体，中空腔体一侧面为弧面，另一侧面为开口结构，弧面面形和欲成形的反射镜面形一致并能与反射镜正面密闭贴合，且弧面上分布有若干连通中空腔体的真空孔，开口结构由封盖可拆卸密封，封盖可拆卸连通抽真空装置。
2.如权利要求1所述的定日镜单元子镜面形控制装置，其特征在于：弧面与反射镜接触的表面为粗糙面。
3.如权利要求1所述的定日镜单元子镜面形控制装置，其特征在于：还包括沿弧面边沿设置一圈的定位环。
4.如权利要求3所述的定日镜单元子镜面形控制装置，其特征在于：定位环沿弧面边沿连续设置或间断设置。
5.如权利要求1所述的定日镜单元子镜面形控制装置，其特征在于：靠模开口结构一侧和封盖对应设有密封槽，靠模和封盖通过嵌入密封槽的密封圈密封连接。
6.如权利要求1所述的定日镜单元子镜面形控制装置，其特征在于：支撑机构为支撑背板或者支架，支撑背板或者支架胶接或螺栓连接固定于反射镜背面。
7.一种定日镜单元子镜面形控制方法，采用权利要求1至6中任一权利要求所述的日镜单元子镜面形控制装置，其特征在于依次包括以下步骤：
1)根据定日镜距离吸热器目标点距离以及光斑大小确定反射镜所需弧面，从而确定并构造靠模弧面，使得靠模弧面面形和欲成形的反射镜面形一致；
2)将靠模和封盖密封连接，然后将反射镜正面贴放在弧面上或者通过靠模直接去吸附反射镜；
3)开启抽真空装置对靠模的中空腔体进行抽气，使真空孔和中空腔体中形成的负压，将反射镜和弧面吸合，从而对反射镜镜面进行成形；
4)将支撑机构固定在反射镜背面使得反射镜保持之前成形的弧面面形，解除真空孔和中空腔体中的负压状态，使反射镜和靠模分离。
8.如权利要求7所述的定日镜单元子镜面形控制方法，其特征在于：在支撑机构上打粘胶剂，将打胶后的支撑机构按压在反射镜背面，待粘胶剂达到预定强度后，解除真空孔和中空腔体中的负压状态，使反射镜和靠模分离。
9.如权利要求7所述的定日镜单元子镜面形控制方法，其特征在于：反射镜背面预埋多组螺栓，支撑机构上相应设有固定连接点，通过锁紧螺母连接螺栓和固定连接点将支撑机构紧固在反射镜背面，调整反射镜与支撑机构各连接处之间的间距，来保持所构造反射镜面形，待调节紧固完成后，解除真空孔和中空腔体中的负压状态，使反射镜和靠模分离。
10.如权利要求7所述的定日镜单元子镜面形控制方法，其特征在于：反射镜位置由定位环进行限位。
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