CN102279456B - 光聚能传输一体集成接力系统 - Google Patents
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Abstract
本发明光聚能传输一体集成接力系统，包括若干个串联和/或并联设置的光传输接力单元、若干个太阳光反射镜阵列，上一级的光传输接力单元依次将其汇聚的光传输到下一级光传输接力单元，以延长传输距离；光传输接力单元包括用于将太阳光反射镜阵列的反射光收集的光收集装置和将收集光进行反射汇聚的远点反射汇聚装置，其中，一个远点反射汇聚装置对应于一个光收集装置或并联设置的若干个光收集装置。本发明由一个或多个光聚能传输一体集成接力装置组合而成，在多个太阳光反射镜阵列与光热转换集热装置之间建立起一套光路系统，其克服空间和地理障碍的限制，简化装置降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种光聚能传输一体集成接力系统。
背景技术
目前的光热发电行业中，聚光装置主要有槽式与塔式两种。塔式是以镜阵列光反射单元受控反射将阳光直接汇聚到塔式光收集器，一般采取单座塔结构，收集周围有限区域的反射光，后再经过热吸收、热交换、热传导将所采集热量送至热发电系统。另外槽式发电一般为单轴跟踪，所反射阳光的焦距点轨迹为一条直线，直线上放置光热集热管，管长约几十米，通过此管收集热量并传输外送。
以上两种方式中，塔式收集光能的区域有限，在塔顶部的相关设备安装维护也较麻烦；对于槽式由于要长距离输送热量，存在密封及热损失等问题，维护起来同样麻烦。槽式的集热传输损耗不小，不支持长距离的热输送。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可克服空间和地理障碍的限制、简化装置降低成本的光聚能传输一体集成接力系统。
为实现上述目的，本发明光聚能传输一体集成接力系统，包括若干个串联和/或并联设置的光传输接力单元、若干个太阳光反射镜阵列，上一级的光传输接力单元依次将其汇聚的光传输到下一级光传输接力单元，以延长传输距离；光传输接力单元包括用于将太阳光反射镜阵列的反射光收集的光收集装置和将收集光进行反射汇聚的远点反射汇聚装置，其中，一个远点反射汇聚装置对应于一个光收集装置或并联设置的若干个光收集装置。
进一步，光传输路线中，并联设置的所述光传输接力单元构成同一级的光传输接力单元。
进一步，若干个所述太阳光反射镜阵列对应于光收集装置，所述太阳光反射镜阵列设置在系统的端部和/或中部。
进一步，所述光收集装置和远点反射汇聚装置之间通过连接调节结构连接固定为一个整体。
进一步，所述连接调节结构为一机械结构，连接固定、并调节和校准所述光收集装置与所述远点反射汇聚装置的相对位置。
进一步，所述连接调节结构控制和调整所述光收集装置和远点反射汇聚装置的空间姿态。
进一步，所述光收集装置的外形结构为锥形漏斗结构，其内侧面为具有高反光特性的漏斗内反射面。
进一步，所述锥形漏斗结构为圆锥或棱锥，两端分别为广口端和狭口端，广口端为进光端，狭口端为出光端。
进一步，所述远点反射汇聚装置的外形结构为椭球面结构，该椭球面结构为旋转椭球面的截取面，具有两个焦点，椭球面结构的凹侧一面为具有高反光特性的反射凹面。
本发明由一个或多个光聚能传输一体集成接力装置组合而成，在多个太阳光反射镜阵列与光热转换集热装置之间建立起一套光路系统，所有太阳光反射镜阵列反射的光能进入此光路系统后被多次收集和汇聚传输并最终汇集到光热转换集热装置，其克服空间和地理障碍的限制，简化装置降低成本。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明装置的组合应用第一示意图；
图3为本发明装置的组合应用第二示意图。
具体实施方式
本发明的工作原理说明：
1、曲面反射特性原理：
绕椭圆线长轴旋转而成的椭球面，从其中一个焦点发出的光线经椭球体内表面反射后经过另一焦点；即汇聚于椭球面其中一个焦点的光线经椭球面反射后必然再汇聚于椭球面的另一个焦点。
2、锥形漏斗结构反光汇聚特性原理：
结构为一端粗一端细的锥形，可为圆锥或棱锥，两端分别为广口端、狭口端，可设计为单一或集束结构。
首先在单一结构中，使用所收集的光从广口端射入经漏斗内反射面多次反射由狭口端呈放射状射出。由于狭口端口的几何中心点设置在椭球面结构的一个焦点上，根据上面所述的曲面反射特性原理，呈放射状射出的光经反射凹面反射后汇聚于椭球面结构的另一个焦点上。
而对于集束结构，则为喇叭集束形，多个锥形漏斗结构彼此结合集成于一体，相邻的锥形漏斗结构腔壁彼此重合，形成类似一头大另一头小的蜂窝结构，所有锥形漏斗结构的几何中心线相交于椭球面结构的一个焦点。
如图1至图3所示，本发明光聚能传输一体集成接力系统，包括若干个串联和/或并联设置的光传输接力单元、若干个太阳光反射镜阵列，光传输接力单元包括光收集装置、连接调节结构、远点反射汇聚装置；光收集装置和远点反射汇聚装置由连接调节结构连接固定为一个整体。根据不同太阳光反射镜阵列与所述光热转换集热装置的具体位置由多个光聚能传输一体集成接力装置一起组合使用。
光收集装置包括：锥形漏斗结构、漏斗内反射面。锥形漏斗结构指所述光收集装置的外形，漏斗内反射面指锥形漏斗结构内侧面，其具有高反光特性。
远点反射汇聚装置包括：椭球面结构、反射凹面。椭球面结构即指所述远点反射汇聚装置的外形，为旋转椭球面的截取面，有两个焦点。反射凹面即指椭球面结构的凹侧一面，其具有高反光特性。
连接调节结构为一机械结构，连接固定光收集装置和远点反射汇聚装置，并具有相对位置可调以及连接校准的功能。固定及连接方式可采用法兰装置、螺丝螺母、焊接等。同时，连接调节结构可受控控制光收集装置和远点反射汇聚装置的空间姿态，规避或降低尘埃、积雪、鸟类粪便等的侵害。连接调节结构所连接固定的光收集装置和远点反射汇聚装置，具有一定的数量、比例，其根据为现场地理、气象及太阳光反射镜阵列等的情况。
实施例1
如图1所示，本实施例为单一结构的光传输接力单元，其包括光收集装置1、连接调节结构3和远点反射汇聚装置2等三部分；来自上一级装置或太阳光反射镜阵列的汇聚光，首先从光收集装置1即锥形漏斗结构的广口入射，箭头8为其入射方向。经漏斗内反射面4多次反射汇聚最终从锥形漏斗结构的狭口即近处的第一焦点5位置射出，后经远点反射汇聚装置2的反射凹面6反射，再汇聚于远处的第二焦点7位置。
本实施例中公开的单一结构的光传输接力单元为本发明光聚能传输一体集成接力装置的基本组成部分，其他串联、并联的组合结构形式均以本实施例为基础。
实施例2
如图2所示，为本发明装置组合应用图1所示的三个光传输接力单元和两个太阳光反射镜阵列组合的模型：首先由第一光传输接力单元13接收来自第一太阳光反射镜阵列11的汇集光，经收集、反射汇聚到第二光传输接力单元14的收集装置；同时，第二太阳光反射镜阵列12的汇集光17也汇聚到此收集装置。在此两路光束汇集后经收集、反射又汇聚于第三光传输接力单元15，再通过收集、反射，而后汇聚于集热器16。
本实施例中，三个光传输接力单元采用串联结构设置，同时在光路结构的中部增设了第二太阳光反射镜阵列12。
实施例3
如图3所示,本实施例中，将光收集装置进行集束结构的使用模型，首先，A太阳光反射镜阵列21和B太阳光反射镜阵列22的反射光束汇聚至第四光传输接力单元25中的B光收集装置23，此处结构为集束形，可同时接收多个太阳光反射镜阵列的反射光束。汇集光经收集、反射，汇聚到第五光传输接力单元27，再通过收集、反射，而后汇聚于集热器29。
本实施例中，将两个光收集装置进行集束设置，以接收两个太阳光反射镜阵列的反射光束，实际使用中，可根据实际使用需要来将多个光收集装置进行集束处理，以对应多个太阳光反射镜阵列，提高其使用效率。
本发明光聚能传输一体集成接力系统，由一个或多个光聚能传输一体集成接力装置组合而成，在多个太阳光反射镜阵列与光热转换集热装置之间建立起一套光路系统，所有太阳光反射镜阵列反射的光能进入此光路系统后被多次收集和汇聚传输并最终汇集到光热转换集热装置。就像电子元器件在电路中的串并联一样，本发明装置也可在空间进行光路的串并联，将来自于太阳光反射镜阵列的不同而分散的光能逐次汇聚到一处，用光收集替代热收集，提高光热转换效率降低热散失。此外还将热输送线路大幅简化，集热温度得到提高。同时可克服空间和地理障碍的限制，简化装置降低成本。
本发明光聚能传输一体集成接力系统，在实际使用过程中，不局限于上述3个实施例的具体结构，实施例中的具体结构不作为对权利要求的约束。上述3个实施例中的具体结构为最基本的原始结构基础，实际使用时，可将上述3个实施例中的结构进行任意组合使用，如在光路中，将若干个并联设置的光传输接力单元构成同一级的光传输接力单元，在光路的中部设置若干个太阳光反射镜阵列，在同一个光传输接力单元上集束若干个光收集装置，同一级的多个光传输接力单元对应于下一级或上一级的单个光传输接力单元等等组合结构，均在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (1)
1. 光聚能传输一体集成接力系统，其特征在于，该系统包括若干个太阳光反射镜阵列、若干个串联和/或并联设置的光传输接力单元，对于多级光传输光路，上一级的光传输接力单元依次将其汇聚的光传输到下一级光传输接力单元，以延长传输距离；光传输接力单元包括用于将太阳光反射镜阵列的反射光收集的光收集装置和将收集光进行反射汇聚的远点反射汇聚装置，其中，一个远点反射汇聚装置对应于一个光收集装置或并联设置的若干个光收集装置；所述太阳光反射镜阵列设置在系统的端部和/或中部。
2.如权利要求1所述的光聚能传输一体集成接力系统，其特征在于，光传输路线中，并联设置的所述光传输接力单元构成同一级的光传输接力单元。
3. 如权利要求1所述的光聚能传输一体集成接力系统，其特征在于，所述光收集装置和远点反射汇聚装置之间通过连接调节结构连接固定为一个整体。
4. 如权利要求3所述的光聚能传输一体集成接力系统，其特征在于，所述连接调节结构为一机械结构，连接固定、并调节和校准所述光收集装置与所述远点反射汇聚装置的相对位置。
5. 如权利要求3所述的光聚能传输一体集成接力系统，其特征在于，所述连接调节结构控制和调整所述光收集装置和远点反射汇聚装置的空间姿态。
6. 如权利要求1所述的光聚能传输一体集成接力系统，其特征在于，所述光收集装置的外形结构为锥形漏斗结构，其内侧面为具有高反光特性的漏斗内反射面。
7. 如权利要求6所述的光聚能传输一体集成接力系统，其特征在于，所述锥形漏斗结构为圆锥或棱锥，两端分别为广口端和狭口端，广口端为进光端，狭口端为出光端。
8. 如权利要求1所述的光聚能传输一体集成接力系统，其特征在于，所述远点反射汇聚装置的外形结构为椭球面结构，该椭球面结构为旋转椭球面的截取面，具有两个焦点，椭球面结构的凹侧一面为具有高反光特性的反射凹面。
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