CN101587227B - 一种曲面聚光镜的支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲面聚光镜的支撑结构，包括曲面钢板、倒A型支架、夹具，其中曲面钢板开有数个长方形孔，至少两个孔只切开三条边，留一条长边与母板相连，长边向平面外弯折90°形成曲线形加劲肋；倒A型支架先由型钢构件形成V型支架，再用一段切割好的型钢分别与钢板加劲肋的下端和V型支架形成叠加，采用螺栓将加劲肋与该型钢连接，形成倒A型支架；夹具包括有夹条、加劲肋和底板。支撑架结构稳定、抗风能力强、制作成本低，能够使柔软的反光面形成和保持符合要求的面型。本发明还公开了制作曲面聚光镜的支撑结构的方法。

Description

一种曲面聚光镜的支撑结构

技术领域

本发明涉及一种太阳能聚光技术设备，具体涉及一种反射式曲面聚光镜的支撑结构。

背景技术

目前全世界主要使用的传统能源都是不可再生的化石性能源，由于传统能源对环境的污染越来越受到全球的重视，并且储量日趋减少，价格越来越高，可再生能源尤其是太阳能的开发利用就显得非常重要。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，太阳热利用技术不需要燃料，能将太阳光能转换成中高温热能或直接转换成电能，是最有发展前景的太阳能利用方法之一。

抛物面反射聚光是目前太阳能中高温热利用系统主要采用的形式。目前，抛物面镜的支撑结构形成精确面型的加工成本较高，组装不易，现场进行面型微调比较困难，且寿命较短的镜面与寿命较长的支撑面连为一体，不利于太阳能系统进一步降低成本。

发明内容

本发明的目的，就是克服现有技术方案的不足，解决聚光镜的支撑架加工难度大，装卸调整不易的不足，使得支撑架结构稳定，可靠性强，抗风能力强，特别是对于柔软的反光面能够形成良好的支撑，使其具有符合要求的面型。

本发明采用的技术方案如下：

一种曲面聚光镜的支撑结构，包括曲面钢板、倒A型支架、夹具，其中曲面钢板开有数个长方形孔，其中长边方向沿弯曲方向，部分孔的四边全切开，但至少两个孔只切开三条边，留一条长边与母板相连，长边向平面外弯折90°形成曲线形加劲肋；倒A型支架先由型钢构件形成V型支架，再用一段切割好的型钢分别与钢板的曲线形加劲肋的下端和V型支架形成叠加，采用螺栓将钢板的曲线形加劲肋与该型钢连接，形成倒A型支架；曲面钢板置于倒A型支架之上，夹具包括有夹条、加劲肋和底板，夹具用于曲面聚光镜与倒A型支架伸出钢板开口的部分相连。

优选的，夹具包括有与曲面弧线一致的夹条，夹条两端为加劲肋，加劲肋上开有穿孔，供连接轴穿过，连接轴两端各套有一个固定螺栓，固定螺栓的顶端为环状，穿过连接轴，下端有螺纹、螺母，加劲肋下设有一块底板，底板上在加劲肋两侧各分布有一个孔，固定螺栓的下端穿过孔，由螺母与连接轴拧紧。

优选的，钢板可以选择普通Q235钢，选择较硬的20号钢更佳。钢板厚度可在1.5-2mm。

优选的，倒A型支架中，切割好的型钢与V型支架采用焊接连接或螺栓连接。

一种制作曲面聚光镜的支撑结构的方法，包括如下步骤：

在一张钢板上开数个长方形孔，其中长边方向沿弯曲方向，部分孔的四边全切开，但部分孔只切开三条边，留一条长边与母板相连，并将长边向平面外弯折90°，弯折需有一定宽度，以保证成型之后弯折边作为加劲肋具有要求的刚度。

钢板可以选择普通Q235钢，选择较硬的20号钢更佳。钢板厚度可在1.5-2mm。

通过较精密的切割方法，比如线切割、水切割、激光切割等手段，获得精密的曲面压弯模具，其中曲面可以是曲线柱面，如抛物面、挠曲面等，公差保证在±0.5mm之内，然后将其表面磨光。

视准备压弯的钢板大小分别切割若干组压弯模具，每组压弯模具分为阴模和阳模。

对于1250×2500mm标准尺寸的钢板，可各切割3-7组。

将各阴模和阳模分别连接成整体，然后将切好孔折好边的钢板置于模具之上，其中弯折边置于各组压弯模具的连接间隙之间，一边对加劲肋进行烘烤一边对钢板进行压弯，逐渐将钢板压弯成与压弯模具一样的面型，并且加劲肋也延展成与压弯模具一致的曲线，在保持压力的同时对加劲肋进行淬火。

用型钢构件，如45×3角钢，制作V型支架，V型支架的开口角度恰当，使得支架两端恰与钢板加劲肋端部叠加。

制作一个槽型卡具，卡具的开口的内侧宽度稍小于曲面钢板设计开口宽度，如小5mm。卡具具有足够刚度，使得卡到钢板上时基本不被钢板张开，并使钢板的开口宽度在被卡住的过程中比设计宽度略小3mm左右。

使V型支架与钢板加劲肋两端对称叠加并抵紧，加劲肋两侧采用螺栓将型钢与加劲肋连接。

用一段切割好的型钢，如45×3的扁钢，分别与钢板加劲肋的下端和V型支架形成叠加，采用螺栓将加劲肋与该型钢连接，该型钢与V型支架采用焊接连接或螺栓连接，形成牢固的倒A型支架。

将弯好的钢板表面进行除锈、防腐处理。

将镜面反光铝板或预先成型好的曲面玻璃镜等反光构件放置在钢板上，然后通过夹具与钢板相连。

反光构件的夹具包括有与曲面弧线一致的夹条，夹条两端为加劲肋，加劲肋上开有穿孔，供连接轴穿过，连接轴两端各套有一个固定螺栓，固定螺栓的顶端为环状，穿过连接轴，下端有螺纹、螺母，加劲肋下设有一块底板，反光构件和曲面钢板置于夹条和底板之间，底板上在加劲肋两侧各分布有一个孔，固定螺栓的下端穿过孔，由螺母与连接轴拧紧。

本发明的支撑结构与现有的支撑结构相比，具有如下有益效果：

(1)支撑钢板上开孔，减少了用钢量，且裁切下来的钢板可重复利用，节约了成本。

(2)制作支撑钢板的弧形加劲肋采用的加工工艺使得加劲肋不会开裂，能够提高加劲肋的刚度，使支撑钢板能够长期保持符合要求的面型。

(3)部分开孔的边向下弯折形成与钢板一体化的加劲肋，采用的是组装式拼接方式，现场安装方便，精度高，便于形成精确的聚光曲面。

(4)支撑部分与反光部分易于分离，所采用的夹具使得寿命较短的反光面易于拆卸更换和回收再利用，解决了支撑结构寿命长而反光部分寿命短的矛盾，延长了整个聚光系统的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例中用于弯曲支撑钢板的平板及开孔示意图。

图2是本发明实施例中倒A型支架结构示意图。

图3是本发明实施例中夹具结构示意图。

图4是本发明实施例中夹具前视和侧视示意图。

图5是本发明实施例中模具的阴模和阳模示意图。

图中，曲面钢板1，钢板开孔2，倒A型支架3，切割好的型钢4，夹具5，夹条6，穿孔7，连接轴8，固定螺栓9，底板10，阴模11，阳模12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

一种曲面聚光镜的支撑结构，包括曲面钢板1、倒A型支架3、夹具5，参见图1，其中曲面钢板1为20号钢，厚度为2mm，开有四个长方形孔，其中长边方向沿弯曲方向，两个孔四边全切，对称的外侧两个孔2只切开三条边，留一条长边与母板相连，长边向平面外弯折90°形成曲线形加劲肋；参见图2，倒A型支架3先由型钢构件形成V型支架，再用一段切割好的型钢4分别与钢板加劲肋的下端和V型支架形成叠加，采用螺栓将加劲肋与该型钢连接，该型钢与V型支架采用焊接连接，形成倒A型支架3；参见图3和图4，夹具5包括有与曲面弧线一致的夹条6，夹条6两端为加劲肋，加劲肋上开有穿孔7，供连接轴8穿过，连接轴8两端各套有一个固定螺栓9，固定螺栓9的顶端为环状，穿过连接轴8，下端有螺纹、螺母，加劲肋下设有一块底板10，底板10上在加劲肋两侧各分布有一个孔，固定螺栓9的下端穿过孔，由螺母与连接轴8拧紧。

一种制作曲面聚光镜的支撑结构的方法，参见图1，在一张钢板1上开数个长方形孔，其中长边方向沿弯曲方向，两个孔四边全切，对称的外侧两个孔2只切开三条边，留一条长边与母板相连，并将长边向平面外弯折90°，弯折宽度为50mm，以保证成型之后弯折边作为加劲肋具有要求的刚度。

钢板可以选择普通Q235钢，选择较硬的20号钢更佳。钢板厚度可在1.5-2mm。

通过较精密的切割方法，比如线切割、水切割、激光切割等手段，获得精密的曲面压弯模具，其中曲面可以是曲线柱面，如抛物面、挠曲面等，公差保证在±0.5mm之内，然后将其表面磨光。

视准备压弯的钢板大小分别切割若干组压弯模具，参见图5，每组压弯模具分为阴模11和阳模12。

对于1250×2500mm标准尺寸的钢板，可各切割3-7组。

将各阴模11和阳模12分别连接成整体，然后将切好孔折好边的钢板1置于模具之上，其中弯折边置于各组压弯模具的连接接缝之间，一边对加劲肋进行烘烤一边对钢板1进行压弯，逐渐将钢板1压弯成与压弯模具一样的面型，加劲肋也延展成与模具一致的曲线，在保持压力的同时对加劲肋进行淬火。

参见图2，用型钢构件，如45×3角钢，制作V型支架，V型支架的开口角度恰当，使得支架两端恰与钢板加劲肋端部叠加。支架开口宽度大于钢板开口宽度，即支架伸出钢板开口，便于在后续步骤中安装夹具。

制作一个槽型卡具，卡具的开口的内侧宽度稍小于曲面钢板设计开口宽度，如小5mm。卡具具有足够刚度，使得卡到钢板上时基本不被钢板张开，并使钢板的开口宽度在被卡住的过程中比设计宽度略小3mm左右。

使V型支架与钢板加劲肋两端对称叠加并抵紧，加劲肋两侧采用螺栓将型钢与加劲肋连接。

用一段切割好的型钢4，如45×3的扁钢，分别与钢板加劲肋的下端和V型支架形成叠加，采用螺栓将加劲肋与该型钢连接，该型钢与V型支架采用焊接连接，形成牢固的倒A型支架3。

将弯好的钢板1表面进行除锈、防腐处理。

将镜面反光铝板或预先成型好的曲面玻璃镜等反光构件放置在钢板1上，然后通过夹具5与倒A型支架3伸出钢板1开口的部分相连。

参见图3和图4，夹具5包括有与曲面弧线一致的夹条6，夹条6两端为加劲肋，加劲肋上开有穿孔7，供连接轴8穿过，连接轴8两端各套有一个固定螺栓9，固定螺栓9的顶端为环状，穿过连接轴8，下端有螺纹、螺母，加劲肋下设有一块底板10，反光构件和曲面钢板置于夹条6和底板10之间，底板10上在加劲肋两侧各分布有一个孔，固定螺栓9的下端穿过孔，由螺母与连接轴8拧紧。

以上结合附图和实施例对本发明进行了示意性描述，该描述没有限制性，附图所示的也只是一种实施例而已。本领域的技术人员应该理解，在本发明方案的技术启示下，他人也可能作出与本发明相似的或等效的设计。需要指出的是，只要不脱离本发明的设计宗旨，所有显而易见的改变和相似或等效设计，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种曲面聚光镜的支撑结构，包括曲面钢板、倒A型支架、夹具，其中曲面钢板开有数个长方形孔，其中长边方向沿弯曲方向，部分孔的四边全切开，但至少两个孔只切开三条边，留一条长边与母板相连，长边向平面外弯折90°形成曲线形加劲肋；倒A型支架先由型钢构件形成V型支架，再用一段切割好的型钢分别与钢板的曲线形加劲肋的下端和V型支架形成叠加，采用螺栓将钢板的曲线形加劲肋与该型钢连接，形成倒A型支架；曲面钢板置于倒A型支架之上，夹具包括有夹条、加劲肋和底板，夹具用于曲面聚光镜与倒A型支架伸出钢板开口的部分相连。

2.根据权利要求1所述的曲面聚光镜的支撑结构，其特征在于，所述夹具包括有与曲面弧线一致的夹条，夹条两端为加劲肋，加劲肋上开有穿孔，供连接轴穿过，连接轴两端各套有一个固定螺栓，固定螺栓的顶端为环状，穿过连接轴，下端有螺纹、螺母，加劲肋下设有一块底板，底板上在加劲肋两侧各分布有一个孔，固定螺栓的下端穿过孔，由螺母与连接轴拧紧。

3.根据权利要求1或2所述的曲面聚光镜的支撑结构，其特征在于，钢板为普通Q235钢或20号钢，钢板厚度为1.5-2mm。

4.根据权利要求1或2所述的曲面聚光镜的支撑结构，其特征在于，所述倒A型支架中，切割好的型钢与V型支架采用焊接连接或螺栓连接。

5.一种制作曲面聚光镜的支撑结构的方法，包括如下步骤：

在一张钢板上开数个长方形孔，其中长边方向沿弯曲方向，部分孔的四边全切开，但部分孔只切开三条边，留一条长边与母板相连，并将长边向平面外弯折90°，弯折需有一定宽度，以保证成型之后弯折边作为加劲肋具有要求的刚度；

采用线切割、水切割或激光切割的手段，获得曲面压弯模具，其中曲面为抛物面、圆弧面或挠曲面，然后将曲面表面磨光；

视准备压弯的钢板大小分别切割若干组压弯模具，每组压弯模具分为阴模和阳模；

将各阴模和阳模分别连接成整体，然后将切好孔折好边的钢板置于模具之上，其中弯折边置于各组压弯模具的连接间隔之内，不可紧贴任何一片阴模或阳模，一边对加劲肋进行烘烤一边对钢板进行压弯，逐渐将钢板压弯成与压弯模具一样的面型，同时加劲肋延展成与钢板一致的曲线，在保持压力的同时对加劲肋进行淬火；

用型钢构件制作V型支架，V型支架的开口角度恰当，使得支架两端恰与钢板加劲肋端部叠加；

制作一个槽型卡具，卡具的开口的内侧宽度稍小于曲面钢板设计开口宽度，卡具具有足够刚度，使得卡到钢板上时基本不被钢板张开，并使钢板的开口宽度在被卡住的过程中比设计宽度略小；

使V型支架与钢板加劲肋两端对称叠加并抵紧，在加劲肋两侧将型钢与加劲肋连接；

用一段切割好的型钢，分别与钢板加劲肋的下端和V型支架形成叠加，将加劲肋与该型钢连接，形成牢固的倒A型支架；

将弯好的钢板表面进行除锈、防腐处理；

将镜面反光铝板或预先成型好的曲面镜放置在钢板上，然后通过夹具与倒A型支架伸出钢板开口的部分相连。

6.根据权利要求5所述的制作曲面聚光镜的支撑结构的方法，其特征在于，所述夹具包括有与曲面弧线一致的夹条，夹条两端为加劲肋，加劲肋上开有穿孔，供连接轴穿过，连接轴两端各套有一个固定螺栓，固定螺栓的顶端为环状，穿过连接轴，下端有螺纹、螺母，加劲肋下设有一块底板，反光构件和曲面钢板置于夹条和底板之间，底板上在加劲肋两侧各分布有一个孔，固定螺栓的下端穿过孔，由螺母与连接轴拧紧。

7.根据权利要求5或6所述的制作曲面聚光镜的支撑结构的方法，其特征在于，钢板选择普通Q235钢或选择20号钢，厚度为1.5-2mm。

8.根据权利要求5或6所述的制作曲面聚光镜的支撑结构的方法，其特征在于，压弯模具切割成3-7组。

9.根据权利要求5或6所述的制作曲面聚光镜的支撑结构的方法，其特征在于，制作V型支架的型钢构件采用45×3角钢。

10.根据权利要求5或6所述的制作曲面聚光镜的支撑结构的方法，其特征在于，采用螺栓将加劲肋与型钢连接。

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