CN101187724A - 一种定日镜支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种定日镜支撑装置,它包括立柱(14)、支撑装置主体(12)和反射面单元支撑载体(11)。反射面单元支撑载体(11)以单点支撑形式安装在支撑装置主体(12)的固定件(31)上,固定件(31)的位置坐标由反射面的聚光曲面确定,固定件(31)的中心轴线与反射面单元(16)中心点处的法线重合,使安装反射面支撑载体(11)时有较为精确的安装基准或参考位置。支撑载体(11)的粘贴曲面与反射面面型一致,并由机加工方法形成,可提高曲面的面型精度。

Description

一种定日镜支撑装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能定日镜系统的支撑装置。
背景技术
定日镜是太阳能热利用系统中的聚光装置,它将太阳光反射后聚集到某一固定目标处。定日镜包括反射面、支撑装置、传动系统和跟踪控制系统。支撑装置联结反射面和传动系统,起着承上启下的作用。合理的支撑装置可以提高反射面的面型精度,便于定日镜的加工、组装和调试,有利于降低定日镜的成本。在现有的定日镜技术中,反射面多采用几个毫米厚的反光玻璃经弯曲成一定面型后通过胶粘剂粘接在平面型的金属框架上形成反射镜单元,反射镜单元通过3~4点支撑形式安装在支撑装置主体上,支撑主体由多个支撑臂组成平面型的安装基面。由于整体反射面多为曲面形状,不同位置处的反射镜单元的安装高度和角度也不同,所以多点支撑和平面型安装基面对于调节反射镜单元的高度和角度都带来了一定困难,影响定日镜的聚光效果。美国专利US4456332公开了一种定日镜装置,它用型钢(例如工字钢或Z字钢等)焊接成矩形框架,并在框架上下表面焊接钢板,然后将反射镜面粘贴在钢板表面上组成反射镜单元。这种结构不利于保证反射面的面型精度,尤其对于曲面反射镜来说,镜面误差更大。
在塔式太阳能发电站中需要上百套甚至上千套定日镜,而每套定日镜又可能分成几十个反射镜单元,因此安装调节反射镜单元的工作量很大,而且,工人安装定日镜时需要高空作业,更加大了安装调试工作的难度。如果设计合理的定日镜支撑结构形式,就可很大程度上降低工人劳动强度,并缩短定日镜安装调试周期。另外,反射面的面型精度直接影响着定日镜的聚光效果,因此需要设计合理的反射面支撑载体。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷,提供一种便于安装和调试并可保证反射面面型精度的定日镜支撑装置。
为达到上述目的,本发明的定日镜包括反射面、支撑装置、传动系统。反射面由若干个小的反射面单元拼接而成,面型为双曲率聚光曲面。支撑装置包括立柱、支撑装置主体和反射面单元支撑载体,支撑装置各组件采取以下技术方案:
1.支撑装置主体为桁架结构,每个反射镜单元均以单点支撑形式安装在支撑装置主体的固定件上,固定件的位置坐标由反射面的聚光曲面方程确定,固定件的中心轴线与相应的支撑载体所支撑的反射面单元中心点处的法线重合。
2.反射面单元支撑载体选用玻璃钢或其它轻质材料,支撑载体具有与反射面相同曲率的粘贴曲面,该曲面由机加工方法形成,反射面单元(即反光玻璃)通过胶粘剂粘接在成型的粘贴曲面上。反射面单元与反射面单元支撑载体构成反射镜单元。反射面单元支撑载体底部的中心部位设置预埋件,预埋件上具有端面和半球状孔,通过半球状孔的中心并垂直于端面的轴线与支撑载体所支撑的反射面单元中心点处的法线重合,固定件具有中心螺纹孔和端面,端面与固定件的轴线垂直,球头支撑杆的球头部分嵌入预埋件的半球状孔中,通过锁紧件固定,球头支撑杆的螺纹部分旋入固定件的中心螺纹孔中,通过锁紧螺母固定,其中,预埋件的端面与固定件的端面平行。支撑载体内设置加强筋。
3、反射镜单元的单点支撑装置为球头支撑杆,通过支撑杆螺纹部分的长度可以调节反射镜单元的高度,球头可以在上述预埋件的半球状孔内转动360°,用来调节反射镜单元的角度。
本发明具有如下特点:第一,支撑装置主体的固定件位置和方向对应反射面上的相应点,使安装反射镜单元时有较为精确的安装基准或参考位置,可加快安装和调试过程同时提高安装精度。第二,反射面单元支撑载体选用玻璃钢或其它轻质材料可减轻定日镜重量,载体内设置加强筋,使载体具有一定的抗风压性能,载体表面的曲面形状由机加工方法形成,可提高曲面的精度,并保证较长时间内不发生变形,而且这种结构使反光玻璃不易被冰雹等损坏。
附图说明
图1是定日镜支撑装置结构的主视图,图中:11反射面单元支撑载体、12支撑装置主体、13传动系统、14立柱、15电机;
图2是定日镜支撑装置结构的左视图,图中:11反射面单元支撑载体、12支撑装置主体、13传动系统、14立柱、16反射面单元;
图3是支撑装置主体三维结构示意图,图中:31固定件、32支撑框架、33与传动系统的联接板、L为支撑杆固定件的法线;
图4是图3中A处固定件的局部放大视图,图中:31固定件、32支撑框架、L为固定件的法线、H为固定件的螺纹孔、P为固定件的上端面;
图5是反射面单元支撑载体结构示意图,图中:51主体、52加强筋;
图6是图5中C-C处的剖视图,图中:52加强筋、61预埋件、62锁紧件、63球头支撑杆、64螺栓、65锁紧螺母、M是反光玻璃粘贴曲面、P’为基面;
图7是球头支撑杆的结构示意图,图中:71球头、72螺纹部分。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
本发明实施例是16m2轮胎面定日镜。
本发明的整体结构如图1、图2所示。定日镜支撑装置包括立柱14、支撑装置主体12和反射面单元支撑载体11。反射面的整体面型为轮胎面,该面型在X方向和Y方向均有曲率,整体面型分割成若干小的反射面单元16,反射面单元16(薄玻璃或其它反光材料制成)及其支撑载体11组成反射镜单元。反射镜单元16通过单点支撑形式安装在支撑装置主体12上。支撑装置主体12和立柱14之间由传动系统13联结,在电机15的驱动下,传动系统13带动支撑装置主体12和反射镜单元在高度角和方位角方向上转动,实现定日镜的对日跟踪。
图3是定日镜支撑装置主体12的结构示意图,它是一种桁架结构,由固定件31、支撑框架32和传动系统联接板33构成。反射镜单元16以单点支撑形式安装在固定件31上,即每一个反射镜单元16对应一个固定件31,固定件31的位置坐标由反射面的聚光曲面确定,首先按反射面面型方程计算出各反射面单元中心点的位置坐标(x,y,z)和反射面单元中心点的法线方向(如图中所示的L),反射面面型为轮胎面时,其方程为:
式中,Rs为轮胎面弧矢截面圆弧的曲率半径;K为圆锥系数;C为曲线的曲率,C=1/Rt;Rt
z = f ( x , y ) = R s - ( g ( y ) - R s ) 2 - x 2 g ( y ) = Cy 2 1 + 1 - ( 1 + K ) C 2 y 2 - - - ( 1 )
为轮胎面子午截面中心处的曲率半径;各反射面单元中心点的坐标x和y值按照定日镜结构和尺寸要求确定,代入式(1),可得到坐标z的值,从而确定了各反射面单元中心点位置(xi,yi,zi)。轮胎面上任一点(x0,y0,z0)的法线方向为(-f′x(x0,y0),-f′y(x0,y0),1),其中
f ′ x ( x , y ) = ∂ z ∂ x = x ( Rs - g ( y ) ) 2 - x 2 f ′ y ( x , y ) = ∂ z ∂ y = R s - g ( y ) ( R s - g ( y ) ) 2 - x 2 ( 2 g ( y ) y + C ( 1 + K ) g 2 ( y ) y ( C y 2 g ( y ) - 1 ) ) - - - ( 2 )
将(xi,yi,zi)代入式(1)和式(2),即可得到各反射面单元中心点的法线。然后根据上述计算结果确定固定件31的位置,将固定件31联接在支撑框架32上时要保证固定件31的中心轴线与计算的法线L重合。这种结构便于反射镜单元的快速准确安装,例如,图4是A处固定件的局部放大视图,固定件31已在支撑框架32上准确定位,P为固定件31的上端面,该端面与固定件轴线垂直,反射面单元支撑载体的端面P’(如图6所示)与对应的反射面单元中心点的法线垂直。安装反射镜单元时,只要使端面P’与固定件31的端面P保持平行即可,调试反射镜时只经过微细调整就可得到理想的聚光效果。这对于大批量产品来说,可大大节省安装调试周期。
为了提高和长久保持反射面的面型精度,本发明采用玻璃钢或其它轻质材料作为反射面单元的支撑载体,结构形式如图5和图6所示。支撑载体由主体51、加强筋52和预埋件61组成,主体51的上表面M为反射面单元的粘贴曲面,面型由反射面的面型方程确定,粘贴面M由机加工方法(数控技术)形成,可保证所需的面型精度。支撑载体内设置加强筋52,使载体具有一定的抗风压性能,并保证较长时间内载体不发生变形,加强筋可呈放射状或其它形状。在支撑载体底部的中心部位设置预埋件61,预埋件61为金属材料,具有一定的承载能力,其中心加工为半球状的孔,以便与球头支撑杆63联接,预埋件61的端面P’与支撑载体粘贴曲面中心点的法线垂直。
反射镜单元与支撑装置主体利用球头支撑杆63联接,图7是球头支撑杆的结构示意图,它主要由球头71和螺纹部分72组成。球头71嵌入预埋件61的半球状孔中,如图6所示。球头可在球状孔中自由转动360°,便于调试反射镜单元的角度,调整好合适的角度后,用螺栓64将锁紧件62和支撑载体固联在一起。螺纹部分72安装在固定件31的螺纹孔H中,如图4所示。调整好旋入长度后用锁紧螺母65固定,如图6所示。

Claims (4)

1.一种定日镜支撑装置,包括立柱(14)、支撑装置主体(12)和反射面单元支撑载体(11),支撑装置主体包括固定件(31)、支撑框架(32)和传动系统联接板,支撑装置主体(12)和立柱(14)之间由定日镜的传动系统(13)联结,其特征在于:反射面单元支撑载体(11)通过单点支撑形式安装在支撑装置主体(12)的固定件(31)上,每个固定件(31)的中心轴线与相应的反射面单元支撑载体(11)所支撑的反射面单元(16)中心点处的法线L重合。
2.按照权利要求1所述的定日镜支撑装置,其特征在于:每个反射面单元支撑载体(11)底部中心部位设置预埋件(61),预埋件(61)中心加工为半球状的孔,通过半球状孔的中心并垂直于预埋件(61)端面P’的轴线与支撑载体(11)所支撑的反射面单元(16)中心点的法线L重合:固定件(31)的端面与固定件(31)的轴线垂直,球头支撑杆(63)的球头部分嵌入预埋件(61)的半球状孔中,通过锁紧件(62)固定,球头支撑杆(63)的螺纹部分旋入固定件(31)的中心螺纹孔中,通过锁紧螺母(65)固定,其中,预埋件(61)的端面与固定件(31)的端面平行。
3.按照权利要求1所述的定日镜支撑装置,其特征在于:反射面单元支撑载体(11)具有与反射面单元(16)相同曲率的粘贴曲面。
4.按照权利要求1所述的定日镜支撑装置,其特征在于:反射面单元支撑载体(11)内设置加强筋。
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