CN102439379A - 槽式收集器模块之间的扭矩传递装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于在处于聚光式太阳能收集器阵列中的模块之间传递扭矩的系统，槽式收集器系统包括至少两个模块，每个模块包括反射器和结构支承桁架，反射器具有成形用于将进入的辐射集中到线性管上的反射面，结构支承桁架附接于反射器。模块被限制成围绕公共轴线转动。扭力传递连接件在离开旋转轴线的位置处直接连接两个模块的三维结构支承桁架。由此，通过作用在模块上的力偶在模块间传递扭矩。还描述了在相邻的槽式收集器模块之间传递扭矩的方法，以及被构造用于在该系统和该方法中使用的三维结构支承桁架。描述了用于适应阵列的热膨胀和收缩的机构。描述了一种驱动系统，其在模块的边缘附近将扭矩施加到模块。

Description

槽式收集器模块之间的扭矩传递装置
背景技术
槽式太阳能收集器是一项在聚光式太阳能发电(CSP)厂中使用的众所周知的收集器技术。如图1中所示，这种电厂通常利用一种太阳追踪聚焦式反射器的大型阵列，这种太阳追踪聚焦式反射器将进入的太阳辐射集中在包含有工作流体的管状导管上。所集中的辐射加热例如油或其它流体的工作流体。加热后的流体被管子输送至中央位置，在该中央位置，可将其积聚的热能用在传统的热机中，例如以产生驱动涡轮机产生电力的蒸汽。在其它应用中，可将加热后的流体直接用于例如将加热后的流体用于加热家用水或商业用水的地方。在已经利用其热能之后，流体可经该收集器阵列再循环以被再次加热。
收集器阵列可非常大，覆盖几平方公里并且包括数千个诸如图1的简化视图中所示的模块101之类的收集器模块。图1中示出了几个模块，这些模块中的每个具有相似的结构。可将收集器所在的区域或阵列划分成平行的回路，从而在将工作流体用管子输送至中央位置之前，使工作流体无需循环通过整个收集器区域，而是例如可在每个加热循环期间流经由多个成打的模块构成的单排模块。许多种布置的回路是可行的。每个模块通常包括抛物面反射器102，该抛物面反射器102在该反射器(背向太阳)的背面上被框架或桁架系统103支持。框架为模块增加刚度。模块通常被支承在位于模块间的支架104上。
收集器模块通常被组成成排连接的均由若干个模块构成的可旋转的太阳能收集器组件(SCAs)。即，SCA通常包括若干个收集器模块，这些收集器模块通过以线性布置的支架支承，使每个SCA均能够围绕纵向轴线旋转。为了达到最佳收集效率，SCA中的所有模块均优选地一致地旋转以在白天追踪太阳。每个SCA均可被SCA的中央附近的、SCA的端部处的、或SCA内的其它位置处的驱动机构(未示出)移动。SCA中的收集器模块利用中央扭力元件(轴)彼此联接，以联接相邻的模块。在从一个模块到下一模块的扭矩传递中所涉及的部件有时被称之为“扭矩传递组件”。图2从其背面示出了一个模块101的扭矩传递组件200的部分的示例。扭矩传递组件200的轴201通常位于框架103的横截面的内部、在模块的质心附近。轴通常由大直径的、厚壁管或管材制成，并且可具有用于与支承该模块的轴承一起使用的机加工的外表面。附接于轴201的是厚板或桁架结构202，该结构202将力从一个模块的大型框架带到轴201的相对小的横截面内，该轴201通过轴201的基本上纯粹的扭转来传递扭矩。该扭矩经由下一个模块(图2中未示出)的对应的板从轴201分配至下一个模块的框架或桁架202。
来自至少两个不同源的扭矩经由扭矩传递组件200在模块间进行传递。首先，位于SCA的中央附近的驱动机构将扭矩直接作用至邻近该驱动机构的那些模块。对于SCA中的其余模块，扭矩从一个模块联接至下一模块，从而使SCA中的整个模块组一致地旋转。其次，模块阵列也要承受风力载荷，该风力载荷可将非常大的力和扭矩作用在该阵列上。每个模块上的风力载荷被传递至相邻的模块。由此引起的扭矩可在SCA的端部模块处最小，但会通过SCA排中的模块积聚，直到该驱动机构可抵抗多个模块的积聚的扭转风力载荷。这些扭矩可大到几十万牛顿米。为了维持该阵列朝向太阳的适当对准，驱动机构必须能够抵抗和克服由风力载荷产生的扭矩，并且SCA必须足够刚硬，以致没有模块相对于最佳对准偏转过多，偏转过多将使得它们的能量收集性能显著降低。尽管扭矩在驱动机构附近最大，并且邻近于驱动机构的模块必须抵抗最大的扭矩，但是该偏转可从驱动机构向外积聚，并且可以在SCA的离驱动机构最远的端部处最大。为了获得足够大的刚度，中央轴201必须非常大。扭矩传递组件200会需要大量的材料，并且可以占据每个模块的结构成本的20％或更多。
同样，两个诸如SCA的模块之类的光学精密装置的联接要求组件应该被制成具有对于适当的能量收集的相对于高的精确度。通常需要附加的调准程序作为安装过程的一部分，以减少模块间的旋转未对准率。
在SCA的设计中的另一重要问题是对于热膨胀和收缩的适应。SCA通常非常大，并且可配置在具有明显温度极限的环境中。例如，SCA可长150m，并且，其长度可以在其所经受的温度极限之间改变多达20cm。由于SCA通常在中间被锚定在驱动机构处，其不能随意移动，每个端部均可在温度循环期间移动多达10cm。由于扭矩传递轴201上的高剪切载荷和扭矩载荷，所以通常利用诸如花键轴或伸缩轴之类的装置来吸收纵向热膨胀和收缩成本过高。通常，仅简单地通过容许整排从中央锚固膨胀和收缩来适应热膨胀和收缩。其需要过大的扭矩传递轴的长度，以在两个温度极限在每个模块框架与其支承结构之间提供间隙。其进一步增加了轴所用的材料的成本，并且增大的轴长进一步降低了轴刚度，其使上述偏转问题加剧。
发明内容
在一个实施方式中，槽式收集器系统包括第一模块和第二模块。第一模块包括第一反射器和第一三维结构支承桁架，该第一反射器具有成形用于将进入的辐射集中到线性管上的第一反射正面，该第一三维结构支承桁架附接于第一反射器，与第一反射正面相对。第二模块包括第二反射器和第二三维结构支承桁架，该第二反射器具有成形用于将进入的辐射集中到线性管上的第二反射正面，该第二三维结构支承桁架附接于第二反射器，与第二反射正面相对。第一模块与第二模块被限制成围绕平行于线性管的公共旋转轴线转动。收集器系统进一步包括扭矩传递连接件，该扭矩传递连接件在离开旋转轴线的位置处将第一三维结构支承桁架直接连接到第二三维结构支承桁架。该扭矩传递连接件在平行于旋转轴线的方向上具有顺从性，并且在横向于旋转轴线的方向上为基本上刚性。
通过下列对于优选实施方式的描述，本发明的其它特征和优点应该是明显的，这些优选实施方式作为示例示出了本发明的原理。
附图说明
图1描绘了聚光式太阳能发电厂的一部分。
图2描绘了现有技术的扭矩传递组件的一部分。
图3A-3C描绘了根据示例性实施方式的太阳能收集器组件的一部分。
图4描绘了连杆伸缩实施方式的剖切透视图。
图5示出了根据另一示例性实施方式的扭矩传递连接件。
图6示出了根据再一实施方式的扭矩传递连接件。
图7描绘了根据另一实施方式的扭矩传递连接件。
图8示出了示例性接头的近距离视图。
图9描绘了根据另一示例性实施方式的扭矩传递连接件。
图10示出了根据一个实施方式的用于收集器组件的支承布置。
图11示出了根据另一示例性实施方式的用于收集器组件的支承布置。
图12示出了根据示例性实施方式的三维结构支承桁架。
图13描绘了根据另一示例性实施方式的扭矩传递连接件。
图14示出了根据另一示例性实施方式的扭矩传递连接件。
图15示出了图14的扭矩传递连接件的一部分的放大图。
图16示出了图14的扭矩传递连接件的另一部分的放大图。
图17描绘了根据示例性实施方式的驱动系统。
图18描绘了图17的驱动系统的放大图。
具体实施方式
大致而言，本发明的实施方式将两个相邻的收集器模块的结构直接连接。该连接形成在离开旋转轴线的位置处，优选地，在模块的边缘附近。于是，通过在旋转轴线处并且在离开旋转轴线的点处作用的力偶，而不是通过联接模块的轴的纯扭力，在模块之间传递扭矩。该布置具有下述优点，即，减少了制造组件所需要的材料的量，同时维持或提高了组件的扭转刚度，及因此的性能。热膨胀和收缩也易于适应而无需太大尺寸的部件。
图3A、3B和3C描绘了根据第一示例性实施方式的SCA的部分300。图3B和3C是图3A的部分的详细视图。SCA部分300包括两个收集器模块301和302。本发明可具体体现在具有大于一个的任一数量的模块的SCA中。第一模块301进一步包括第一反射器303，该第一反射器303具有第一反射面304(在图3A和3B中被隐藏)。反射面304成形用于使进入的太阳辐射305集中在线性管306上。在该示例性实施方式中，反射面304是抛物面形，并且管306安置在由反射面304所限定的抛物线的焦点处，但还可以使用其它的收集器几何形状。反射面304由此限定“槽”形，其具有边缘316和318。在图3A中，一个边缘318被描绘为上边缘，并且另一边缘316被描绘为下边缘。工作流体循环经过管306，并由此通过收集器加热。第一收集器模块301还包括第一三维结构支承桁架307，该三维结构支承桁架307附接于反射器303的背面，与反射面304相对。三维结构支承桁架307可包括例如由基本上刚性构件构成的空间框架桁架，所述基本上刚性构件形成互连的四面体或其它几何形状，或者是形状的结合体。结构支承桁架307加固了模块、特别是在扭转中。
第二收集器组件302包括第二反射器308，该第二反射器308具有反射正面309(在图3A中也被隐藏)。第二反射器308类似于第一反射器303成形，并且也将进入的辐射集中到管306上。模块302还包括第二三维结构支承桁架310。
反射器303和308均可由单片反射性材料制成，例如电镀或抛光的钢板或铝板、玻璃镜或另外的高反射性材料，或者可由多片制成。无论反射器是由单片还是由多片制成，反射表面304和309中的每个均包括其相应反射器的整个集中反射面积。例如，在图3A-3C中，无论反射器303是由单片还是由多片制成，反射面304都是由反射器303形成的抛物线柱面形。
模块301和302都被构造成围绕沿着模块的长度的公共旋转轴线311转动。旋转轴线311可基本上平行于管306，并且可以相对于该管306移位或者与该管306重合。模块301和302被限制成通过心轴314围绕轴线311转动，该心轴314安放在支架312处的轴承317中。由于心轴314无需在模块301与302之间传递扭矩，所以其可以比在现有技术的系统中所使用的心轴小。心轴314主要承受剪切载荷和一些弯曲载荷，因而无需针对在传统系统中遇到的较大扭转载荷来确定尺寸。
在图3B和3C中最易于看到的扭矩传递连接件将分别支承反射器303和308的三维结构支承桁架307和310直接连接。对本公开来说，支承桁架之间的直接连接是将支承桁架通过空间直接连接的一种连接，而不经过在旋转轴线处的心轴或轴。直接连接可由不止一个部件构成，诸如下面所讨论的伸缩连接件或跨接构件实施方式之类。在图3B和3C的实施方式中，扭矩传递连接件包括连杆313，其平行于旋转轴线延伸并且在反射器303和308的边缘附近、基本上离开旋转轴线311的位置处连接支承桁架307和310。当扭矩正从一个模块传递至另一模块时，连杆313承受剪切和弯曲应力，而不是与图2中所示的传统扭矩传递轴201的情况一样处于扭转中。优选地，连杆313较短，使得剪切应力而不是弯曲应力占优。在扭矩传递期间，将补充力施加在心轴314上。在某些实施方式中，心轴314在扭矩传递期间承受较小的或者不承受轴向扭转应力，因此无需为相当大的扭矩的传递来确定尺寸。
优选地，包括连杆313的扭矩传递连接件仅在槽的一个边缘318处跨越反射器303与308之间的间隙315。在另一边缘316处，间隙315被无阻挡地保留，以使组件的转动能够通过支架312。例如，在黑暗或恶劣天气期间，可转动组件300，从而使反射器向下指向，以减少可能对它们造成的损害。
扭矩传递连接件在横向于旋转轴线的方向上优选为基本上刚性。该刚性使得在扭矩传递期间在模块301与302之间的相对转动最小化，并且有助于维持反射器的适当对准。在某些实施方式中，扭矩传递连接件在平行于旋转轴线的方向上具有顺从性(compliant)，以适应组件的热膨胀和收缩。例如，连杆313可以是伸缩连杆，其可承受相当大的剪切力，从而在模块之间传递扭矩，但只可承受较小的轴向拉伸或压缩力，或者不能承受轴向拉伸或压缩力，由此适应模块的轴向热膨胀和收缩。
图4描绘了连杆313的伸缩实施方式的剖切透视图。在该实施方式中，连杆313刚性地附接于三维结构支承桁架307的第一端401，并且平行于旋转轴线311延伸。接收器402刚性地附接于三维结构支承桁架310，并且包括镗孔403，该镗孔平行于旋转轴线311并且定尺寸成滑动地接收连杆313。连杆313和接收器402由此组成扭矩传递连接件，该扭矩传递连接件在平行于旋转轴线311的方向上具有顺从性，并且在横向于旋转轴线311的方向上为基本上刚性。如果每对模块均包括伸缩连杆系统，则收集器组件的膨胀和收缩并不沿着组件的长度积聚，从而使每个伸缩连杆仅需适应单个收集器模块的膨胀和收缩。由此，如此处所述的在模块之间的伸缩连杆系统提供了模块的单独的膨胀和收缩。接收器402和镗孔403优选地定尺寸成适应模块301和302中的一个模块的至少预期的热膨胀和收缩。
图5示出了根据另一示例性实施方式的扭矩传递连接件。在该实施方式中，跨接构件501在第一端502处附接于三维结构支承桁架307，并在第二端503处附接于三维结构支承桁架310。这种扭矩传递连接件可以被称之为“框架至角部”连接。在该实施方式中，跨接构件501不平行于旋转轴线，而是靠近反射器308附接于结构支承桁架310，且在与反射器303离开更远的距离处附接于结构支承桁架307。优选地，跨接构件501为基本上刚性，并且可在模块301与302之间传递相当大的力。
图6示出了根据再一实施方式的扭矩传递连接件。该实施方式可被称为“双框架至角部”连接。在该实施方式中，两个跨接构件601和602以交错方式连接结构支承桁架307和310。两个跨接构件601和602中的任一个均不平行于旋转轴线311。
应该清楚，多个扭矩传递连接件可以任一能工作的组合一起使用。例如，诸如连杆313之类的连杆可与一个或更多个诸如构件501、601和602之类的跨接构件协作使用，或者可使用多个连杆313。
图7描绘了根据另一实施方式的扭矩传递连接件。在该实施方式中，接头701接收和连接来自两个结构支承桁架307和310的构件。该接头701可接收和连接来自每个结构支承桁架的一个或更多个构件。
图8示出了示例性接头701的近距离视图，此时，收集器组件已经旋转至“安全”位置，其中，扭矩传递连接件(接头701)邻近支架312中的一个。在该实施方式中，接头701包括环或接受器801，其被构造用于接收附接到支架312或支架302的例如基底的基座的锁802。包含模块301和302的太阳能收集器组件例如在大风或其它恶劣天气期间可转动至该位置。当将锁802与环801接合时，支架312抵抗收集器模块301和302的转动，并且扭矩因此在这些模块之间不被传递。可以在SCA中的其它模块之间使用相似的锁。在锁802与环或接受器801接合的情况下，保护SCA免受损害，否则该损害可因沿着SCA积聚非常大的扭矩的风力载荷而发生。
闭锁机构801、802可被构造用于自动接合、自动释放、或者两者都行。例如，锁802可以是具有斜面803的弹簧锁，从而在环或接受器801接合该锁时，该锁802被自动地推开。在这种简单的机械锁的情况下，对于技术人员来说，可必须地手动释放该锁。可替代的，锁802可例如通过电子致动来自动地接合和释放。
诸如示例性锁802之类的锁具也可与其它类型的扭矩传递连接件一起使用，例如，与诸如连杆313之类的连杆或与其它扭矩传递连接件一起使用。
图9描绘了根据另一示例性实施方式的扭矩传递连接件。在该实施方式中，长度可调的连杆901具有第一端902和第二端903。第一端902通过连接器907可旋转地联接于结构支承桁架307，并且第二端903通过轭状物(yoke)904可旋转地联接于结构支承桁架310。优选地，长度可调的连杆901大致垂直于旋转轴线311定向。在该讨论中，“垂直于旋转轴线”并不必须意味着连杆的延长轴线将通过旋转轴线，而仅是沿着连杆的轴线的矢量和沿着旋转轴线的矢量的数量积将接近零。例如，这两个矢量可在5垂直度内、10垂直度内、20垂直度内或某些其它量内。这样，可通过连杆901在模块301与302之间传递扭矩，同时连杆901主要承受轴向拉伸和压缩。可旋转的联接器使连杆901能够回转，由此适应模块301和302的热膨胀和收缩。因此，这种扭矩传递连接件因此也在平行于旋转轴线311的方向上具有顺从性，并且在横向于旋转轴线311的方向上为基本上刚性。连杆901的长度的可调性使得能够对模块301和302的标称旋转对准进行调节。例如，连杆901可以是夹紧螺母或其它装置，当连杆901旋转时该装置调节在接头905和906之间的间距。连杆901的标称长度足以使由热膨胀和收缩所导致的回转在模块301与302之间的旋转对准方面仅引起忽略不计的改变。优选地，SCA中的其它模块类似地具有顺从性地联接，使得热膨胀和收缩不沿着SCA的长度积聚。
可以多种方式中的任一种方式来实现将收集器模块安装于支架或其它支承结构，并将相邻的模块限制成围绕公共轴线转动。图10示出了根据一个实施方式的用于收集器组件的支承布置。在图10的实施方式中，收集器模块301包括处于旋转轴线处的心轴区段1002，并且收集器模块302包括也处于旋转轴线处的心轴区段1003。尽管心轴区段1002和1003被示出为延伸它们各自的收集器模块的全长，但其不是必须的。对于适当的结构支承桁架，在收集器模块的各个端部处的较短区段就足够了。在图10中，心轴区段1002和1003在支架312的顶部处共同轴颈安装在轴承1001中。可替代地，可为各个模块使用单独的轴承乃至单独的支架。心轴区段1002和1003在结构上并不联接，并且可间隔开以适应模块301和302的热膨胀。该布置可对SCA的结构和维修特别便利，因为模块可相对容易地安置在SCA中，并且容易从SCA移除。
图11示出了根据另一示例性实施方式的用于收集器模块的支承布置。在该实施方式中，旋转轴线处的公共心轴在相邻的收集器模块301和302之间延伸。在所示示例中，公共心轴1101是单独的部件，并且每个收集器模块包括安放在心轴1101上的轴颈轴承。然而，多种其它的布置也可行。对本公开来说，“公共心轴”是通过轴承或支承件从一个模块延伸至另一模块的任一心轴部分。例如，图10中所示的心轴区段1002或1003中的任一种可被延伸到达另一模块，并将被考虑为“公共心轴”。模块可被构造成在公共心轴上自由地转动，如图11中所示，或者模块可固定于公共心轴，或者一个模块可固定于公共心轴，并且另一个模块被构造成在公共心轴上自由地转动。公共心轴可在诸如支架312之类的支架的顶部处的轴承中旋转，或者可以不旋转。本领域技术人员将认识到，许多构造都可行。在两个模块固定于公共心轴的情况下，公共心轴可参与相邻模块之间的扭矩的传递。然而，即使当公共心轴参与扭矩传递时，心轴也可以比在传统的系统中所使用的心轴尺寸小，因为通过在模块周围处的扭矩传递连接件执行大部分扭矩传递。
在另一实施方式中，组装太阳能收集器组件的方法包括将两个模块安置在支架上。每个模块包括反射器和三维结构支承桁架，反射器具有反射正面，该反射正面被成形用于将进入的辐射集中在线性管上，该三维结构支承桁架附接于反射器，与反射面相对。模块被限制成围绕平行于线性管的公共旋转轴线转动，并且该组装方法进一步包括在离开旋转轴线的位置处将结构支承桁架直接连接。连接结构支承桁架可包括将连杆连接于两个结构支承桁架，其中，连杆基本上平行于旋转轴线延伸。连接结构支承桁架可包括将跨接构件以“框架至角部”的布置附接于每个结构支承桁架，使得跨接构件在与两个模块的反射面不同距离的位置处附接于两个结构支承桁架。连接结构支承桁架可包括将两个跨接构件以“双框架至角部”的布置附接。在结构支承桁架之间的连接件在平行于旋转轴线的方向上具有顺从性，并且在横向于旋转轴线的方向上为基本上刚性。
图12示出了根据示例性实施方式的三维结构支承桁架1200。该结构支承桁架1200包括多个基本上刚性的细长构件(其中的某些被表示为构件1201)，其被构造用于附接到聚光式太阳能收集器反射器。细长构件可以是例如方形的或圆形的管，这些管由钢、铝、纤维增强塑料、碳复合物、或其它结构材料制成，其宽度或直径为三或四英寸，但是可使用其它形状、材料、材料的组合和尺寸。优选地，细长构件布置成诸如四面体或其它多面体形状之类的三维形状，使得整个支承桁架为基本上刚性。结构支承桁架1200可以通过将细长构件1201与其它部件焊接或螺栓连接在一起或通过任何其它适当的制造工艺组装。细长构件的许多布置均可行，图12中所示的布置仅是一个示例。结构支承桁架1200还包括将支承桁架1200限制成围绕旋转轴线1207转动的构件。例如，图12中所示的心轴1202可用于该目的。心轴1202可被构造用于接合在支架上的轴承，例如，还可以是支承桁架的结构部分，但并不需要其如此。可替代地，支承桁架1200可包括被构造用于接合心轴或其它支承件的轴承。支承桁架1200具有第一端1203和第二端1204，以及分别处于第一端1203和第二端1204处的第一连接器1205和第二连接器1206。连接器1205和1206中的每个均相对于旋转轴线移位，并且被构造用于接收扭矩传递连接装置。术语“连接器”意在广义地构造。在图12的示例中，连接器被构造用于接收诸如连杆313之类的连杆，但许多其它种类的连接器也可行。例如，连接器可一体地形成在支承桁架1200中，或者可以是结合到支承桁架1200的单独的部件。连接器可以与定尺寸并设置用于接收诸如接头701之类的接头的结构构件的端部一样简单，或者连接器可以是被构造用于接收螺栓的孔，该螺栓安装诸如图9中所示的扭矩传递连接件之类的扭矩传递连接件。
每个连接器还与反射面间隔开一定的距离，通常位于反射器后面。连接器可与反射器间隔开相同的距离，如在用于诸如连杆313之类的连杆的接受器的情形中，或者可与反射器间隔开不同的距离，如在用于诸如跨接构件501之类的跨接构件的安装孔的情形中。
图13描绘了根据另一示例性实施方式的扭矩传递连接件。在该实施方式中，弯曲条带构件1301和1302螺栓连接或以其它方式附接于结构支承桁架307和310。条带构件1301和1302安置成使得它们在横向于旋转轴线的方向上相对刚性，并且因此可在模块301与302之间有效地传递扭矩。但是，条带构件1301和1302也被定向使得在模块301与302之间的轴向力可相对容易地导致条带构件1301和1302挠曲，由此适应模块301和302的热膨胀和收缩。这是扭矩传递连接件的另一示例，该扭矩传递连接件在横向于旋转轴线的方向上为基本上刚性，但在平行于旋转轴线的方向上具有顺从性。图13的扭矩传递连接件通过构件的挠曲实现顺从性，而不是通过如在前述实施方式中所使用的滑动或旋转。
其它种类的扭矩传递连接件也可利用构件的挠曲来适应热膨胀和收缩。例如，在图6中所示的双框架至角部连接件中的跨接构件601和602可挠曲以适应热膨胀和收缩。
图14-16示出了双框架至角部连接件，其使得能够调节相邻模块的旋转对准。如图14中所示，模块301和302通过跨接构件1401和1402相连。如图15中所示，跨接构件1401和1402在一端处通过顺从性连接件1501和1502连接于结构支承桁架307和310。如在图16中所示的，跨接构件1401和1402在另一端处利用诸如在跨接构件1401与结构支承桁架307之间的可调连接件1601之类的可调连接件，连接于结构支承桁架307和310。可调连接件1601将联动装置(linkage)1602安置在跨接构件1401与结构支承桁架307之间。该联动装置1602又连接于槽钢(channel)1603。联动装置1602的位置在槽钢1603内是可调的，并且影响节段301和302的旋转对准。一旦实现适当的对准，就可将联动装置沿着槽钢1603螺栓连接或以其它方式固定在适当的位置，从而锁定区段301和302的旋转对准。
图17示出了根据本发明的实施方式的驱动系统1700。如上所述，一排收集器模块或SCA可被从一端驱动，或者从SCA中的一点，例如中间驱动。当经由已经描述的扭矩传递连接件在相邻的模块之间向下排传递扭矩时，仅需要使用一个驱动器。驱动系统1700包括支承基座1701，其保持用于驱动支承在支架312上的连接器模块302的驱动机构。本领域技术人员将认识到，支承基座1701可与支架312中的一个或更多个集成，替代支架312中的一个或更多个，或者执行支架312中的一个或更多个的功能。
驱动系统1700包括安置于模块302的旋转轴线311处的心轴1702。心轴1702可以但不是必须的联接于模块302的心轴314。驱动系统1700进一步包括臂1703，该臂1703被驱动以围绕心轴1702转动并且该臂1703延伸至模块302的边缘处，在该处，其例如利用上述多种扭矩传递连接件中的一种将扭矩传递至模块302的结构支承桁架310。尽管将臂1703描绘成平的实心板，但本领域技术人员将认识到，为了有效地利用材料，其还可形成为桁架或其它结构。
在驱动系统1700中，一对液压缸1704致动该系统。液压缸1704中的每个的一端通过销钉连接于支承基座1701。液压缸1704中的每个的另一端销钉连接于杠杆U形钩(lever clevis)1705中的一个。杠杆U形钩1705中的每个均被限制成与轴1702一起或围绕该轴1702转动。杠杆U形钩1705包括补充偏置臂区段，其使液压缸1704能够使杠杆U形钩围绕轴1702转动。杠杆U形钩中的每个也包括延伸至杆1706的臂区段，使得在杠杆U形钩1705围绕心轴1702转动时，杆1706也围绕心轴1702转动。臂1703附接于杆1706，从而通过杆1706驱动臂1703，以同样围绕轴线311转动。在共同工作时，液压缸1704可将模块302定位在任一所需要的角度方位处。系统的全部角度工作范围可为约240度，从而使得能够整天追踪太阳，并且在夜晚或恶劣天气的时候将模块定位在安全的方位中。驱动系统1700还可包括支承结构1707，用于支承管306，该管306承载被收集器组件加热的流体。
图18示出了图17的部分的放大图。在图18中，为了更好地观察驱动系统1700的工作，已经去掉了支承底座1701的部分。还示出了第二臂1801，需要强调的是，驱动系统1700可用于从SCA内的一点以及从一端处驱动SCA。当从内部点驱动SCA时，臂1703将驱动模块302和通过扭矩传递连接件连接于模块302的另外的模块，同时，第二臂1801将驱动从驱动系统1700的另一侧延伸的类似组的模块。
尽管示例性驱动系统1700利用液压缸1704将旋转施加到包括模块302的收集器阵列，但本领域技术人员将认识到，其它类型的机构可将扭矩施加到臂1703，并由此在模块302的边缘处作用到模块302。例如，臂1703可附接于围绕轴线311旋转的滑轮，并且该滑轮可由皮带、链条或其它机构驱动。可替代地，轴1702可由马达直接驱动，或者通过一组齿轮由马达驱动，以使臂1703转动。许多其它类型的机构也可行。
上面已经按照当前优选实施方式描述了本发明，从而可传递对于本发明的理解。但是，存在多种用于收集器系统的构造，这些构造此处并未具体进行描述，但本发明能够利用这种构造来应用。因此本发明应该不被视为限定到此处描述的具体实施方式，而是应该理解为，本发明就收集器系统而言通常具有广泛的应用性。所附权利要求的范围内的所有改变、变型、或等效布置及实施应该因此被认为在本发明的范围内。

Claims (38)

1.一种槽式收集器系统，包括：
第一模块，所述第一模块包括第一反射器和第一三维结构支承桁架，所述第一反射器具有成形用于将进入的辐射集中到线性管上的第一反射正面，所述第一三维结构支承桁架附接于所述第一反射器且与所述第一反射正面相对；
第二模块，所述第二模块包括第二反射器和第二三维结构支承桁架，所述第二反射器具有成形用于将进入的辐射集中到所述线性管上的第二反射正面，所述第二三维结构支承桁架附接于所述第二反射器且与所述第二反射正面相对，其中，所述第一模块与所述第二模块被限制成围绕平行于所述线性管的公共旋转轴线转动；和
扭矩传递连接件，所述扭矩传递连接件在离开所述旋转轴线的位置处将所述第一三维结构支承桁架直接连接于所述第二三维结构支承桁架，其中，所述扭矩传递连接件在平行于所述旋转轴线的方向上是顺从性的，并且在横向于所述旋转轴线的方向上为基本上刚性的。
2.如权利要求1所述的槽式收集器系统，其中，所述扭矩传递连接件包括连杆，所述连杆基本上平行于所述旋转轴线。
3.如权利要求2所述的槽式收集器系统，其中，所述连杆能够伸缩。
4.如权利要求1所述的槽式收集器系统，其中，
所述第一模块进一步包括在所述公共旋转轴线处的第一心轴区段；并且
所述第二模块进一步包括在所述公共旋转轴线处的第二心轴区段。
5.如权利要求1所述的槽式收集器系统，进一步包括沿着所述公共旋转轴线的公共心轴，所述公共心轴从所述第一模块延伸至所述第二模块。
6.如权利要求5所述的槽式收集器系统，其中，每个模块均附接于所述公共心轴，使得所述公共心轴能够将扭矩从一个模块传递至另一个模块。
7.如权利要求5所述的槽式收集器系统，其中，至少一个模块能够相对于所述公共心轴转动，使得所述公共心轴不将扭矩从一个模块传递至另一个模块。
8.如权利要求1所述的槽式收集器系统，进一步包括用于适应所述模块的热膨胀和收缩的装置。
9.如权利要求1所述的槽式收集器系统，其中，所述模块的旋转对准是可调节的。
10.如权利要求1所述的槽式收集器系统，其中，所述扭矩传递连接件包括长度可调的连杆，所述长度可调的连杆具有第一端和第二端，所述第一端能够转动地联接于所述第一三维结构支承桁架，所述第二端能够转动地联接于所述第二三维结构支承桁架，并且所述长度可调的连杆基本上垂直于所述旋转轴线延伸。
11.如权利要求1所述的槽式收集器系统，其中，所述反射面是抛物面。
12.如权利要求1所述的槽式收集器系统，进一步包括：
支架，所述支架处于所述第一三维结构支承桁架和所述第二三维结构支承桁架之间，并且至少部分地支承所述第一三维结构支承桁架和所述第二三维结构支承桁架；和
锁具，所述锁具被构造用于将所述模块中的至少一个模块可释放地锁定到所述支架或所述支架的基座。
13.如权利要求12所述的槽式收集器系统，其中，所述锁具是能够自动地锁住的。
14.如权利要求12所述的槽式收集器系统，其中，所述锁具是能够手动地释放的。
15.如权利要求12所述的槽式收集器系统，其中，所述锁具是能够自动地释放的。
16.如权利要求1所述的槽式收集器系统，进一步包括至少一个构件，所述至少一个构件能够挠曲以适应所述模块的热膨胀和收缩。
17.如权利要求1所述的槽式收集器系统，进一步包括驱动系统，所述驱动系统使所述模块围绕所述公共旋转轴线转动，所述驱动系统包括被驱动以围绕所述公共旋转轴线转动的臂，所述臂在所述第一模块的边缘附近将扭矩施加到所述第一三维结构支承桁架。
18.一种槽式收集器系统，包括：
第一模块，所述第一模块包括第一反射器和第一三维结构支承桁架，所述第一反射器具有成形用于将进入的辐射集中到线性管上的第一反射正面，所述第一三维结构支承桁架附接于所述第一反射器且与所述第一反射正面相对；
第二模块，所述第二模块包括第二反射器和第二三维结构支承桁架，所述第二反射器具有成形用于将进入的辐射集中到所述线性管上的第二反射正面，所述第二三维结构支承桁架附接于所述第二反射器且与所述第二反射正面相对，其中，所述第一模块与所述第二模块被限制成围绕平行于所述线性管的公共旋转轴线转动；和
扭矩传递连接件，所述扭矩传递连接件在离开所述旋转轴线的位置处将所述第一三维结构支承桁架直接连接于所述第二三维结构支承桁架，其中，所述扭矩传递连接件包括跨接构件，所述跨接构件与所述第一反射面相距第一距离地附接于所述第一三维结构支承桁架，并且与所述第二反射面相距第二距离地附接于所述第二三维结构支承桁架，其中，所述第一距离与所述第二距离不同。
19.如权利要求18所述的槽式收集器系统，其中，所述跨接构件为基本上刚性的。
20.如权利要求18所述的槽式收集器系统，其中，所述跨接构件是第一跨接构件，所述槽式收集器系统进一步包括第二跨接构件，所述第二跨接构件与所述第一反射面相距第三距离地附接于所述第一三维结构支承桁架，并且与所述第二反射面相距第四距离地附接于所述第二三维结构支承桁架，其中，所述第三距离不同于所述第四距离。
21.如权利要求18所述的槽式收集器系统，进一步包括：
支架，所述支架处于所述第一三维结构支承桁架和所述第二三维结构支承桁架之间，并且至少部分地支承所述第一三维结构支承桁架和所述第二三维结构支承桁架；和
锁具，所述锁具被构造用于将所述模块中的至少一个模块可释放地锁定到所述支架或所述支架的基座。
22.如权利要求18所述的槽式收集器系统，进一步包括驱动系统，所述驱动系统使所述模块围绕所述公共旋转轴线转动，所述驱动系统包括被驱动以围绕所述公共旋转轴线转动的臂，所述臂在所述第一模块的边缘附近将扭矩施加到所述第一三维结构支承桁架。
23.一种组装太阳能收集器组件的方法，所述方法包括：
将第一模块安置在第一支架和第二支架上，所述第一模块包括第一反射器和第一三维结构支承桁架，所述第一反射器具有成形用于将进入的辐射集中到线性管上的第一反射正面，所述第一三维结构支承桁架附接于所述第一反射器且与所述第一反射正面相对；以及
将第二模块安置在所述第二支架和第三支架上，所述第二模块包括第二反射器和第二三维结构支承桁架，所述第二反射器具有成形用于将进入的辐射集中到所述线性管上的第二反射正面，所述第二三维结构支承桁架附接于所述第二反射器且与所述第二反射正面相对；
其中，所述第一模块与所述第二模块被限制成围绕基本上平行于所述线性管的公共旋转轴线转动，并且所述方法进一步包括：
在离开所述旋转轴线的位置处，经由连接件将所述第一三维结构支承桁架直接连接于所述第二三维结构支承桁架，所述连接件在平行于所述旋转轴线的方向上是顺从性的，并且在横向于所述旋转轴线的方向上为基本上刚性的。
24.如权利要求23所述的方法，其中，将所述第一三维结构支承桁架直接连接于所述第二三维结构支承桁架进一步包括：
将连杆连接于所述第一三维结构支承桁架和所述第二三维结构支承桁架，其中，所述连杆基本上平行于所述旋转轴线延伸。
25.一种组装太阳能收集器组件的方法，所述方法包括：
将第一模块安置在第一支架和第二支架上，所述第一模块包括第一反射器和第一三维结构支承桁架，所述第一反射器具有成形用于将进入的辐射集中到线性管上的第一反射正面，所述第一三维结构支承桁架附接于所述第一反射器且与所述第一反射正面相对；以及
将第二模块安置在所述第二支架和第三支架上，所述第二模块包括第二反射器和第二三维结构支承桁架，所述第二反射器具有成形用于将进入的辐射集中到所述线性管上的第二反射正面，所述第二三维结构支承桁架附接于所述第二反射器且与所述第二反射正面相对；
其中，所述第一模块与所述第二模块被限制成围绕基本上平行于所述线性管的公共旋转轴线转动，并且所述方法进一步包括：
将跨接构件与所述第一反射面相距第一距离地附接于所述第一三维结构支承桁架；
将所述跨接构件与所述第二反射面相距第二距离地附接于所述第二三维结构支承桁架；
其中，所述第一距离与所述第二距离不同。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述跨接构件是第一跨接构件，所述方法进一步包括：
将第二跨接构件与所述第一反射面相距第三距离地附接于所述第一三维结构支承桁架；以及
将所述第二跨接构件与所述第二反射面相距第四距离地附接于所述第二三维结构支承桁架；
其中，所述第三距离不同于所述第四距离。
27.一种三维结构支承桁架，包括：
多个互连的基本上刚性的细长构件，所述细长构件被构造用于附接到聚光式太阳能收集器反射器；
限制构件，所述限制构件限定用于所述三维结构支承桁架的旋转轴线；
第一端和第二端，所述第一端和所述第二端沿着所述旋转轴线相对于彼此移位；
在所述第一端处的第一连接器，所述第一连接器被构造用于接收第一扭矩传递连接装置，所述第一连接器相对于所述旋转轴线移位并且自所述反射器移位第一距离；
在所述第二端处的第二连接器，所述第二连接器被构造用于接收第二扭矩传递连接装置，所述第二连接器相对于所述旋转轴线移位并且自所述反射器移位第二距离。
28.如权利要求27所述的三维结构支承桁架，其中，所述第一距离与所述第二距离相同。
29.如权利要求27所述的三维结构支承桁架，其中，所述第一距离与所述第二距离不同。
30.一种用于槽式收集器系统的模块，所述模块包括：
反射器，所述反射器具有成形用于将进入的辐射集中到线性管上的反射正面；
三维结构支承桁架，所述三维结构支承桁架附接于所述反射器且与所述反射正面相对，所述三维机构支承桁架包括多个互连的基本上刚性的细长构件，所述细长构件被构造用于附接到所述反射器；
限制元件，所述限制元件限定用于模块的旋转轴线；
第一端和第二端，所述第一端和所述第二端沿着所述旋转轴线相对于彼此移位，
在所述第一端处的第一连接器，所述第一连接器被构造用于接收第一扭矩传递连接装置，所述第一连接器相对于所述旋转轴线移位并且自所述反射面移位第一距离；以及
在所述第二端处的第二连接器，所述第二连接器被构造用于接收第二扭矩传递连接装置，所述第二连接器相对于所述旋转轴线移位并且自所述反射面移位第二距离。
31.如权利要求30所述的模块，其中，所述第一距离与所述第二距离不同。
32.如权利要求30所述的模块，其中，所述第一距离与所述第二距离相同。
33.一种用于槽式收集器系统的驱动系统，所述驱动系统包括：
心轴，所述心轴设置在所述槽式收集器系统的旋转轴线处；
一对杠杆元件，所述一对杠杆元件被限制成围绕所述旋转轴线转动；
两个液压缸，每个液压缸通过销钉连接于所述杠杆元件中的一个，使得致动所述缸导致所述杠杆元件围绕所述旋转轴线转动；
杆，所述杆相对于所述旋转轴线移位，并且被所述杠杆元件驱动以同样地围绕所述旋转轴线转动；
臂，所述臂被限制成围绕所述旋转轴线转动并且被所述杆驱动，所述臂基本上延伸至包括在所述槽式收集器系统中的模块的边缘，所述臂在所述模块的边缘附近通过扭矩传递连接件将扭矩施加到所述模块。
34.如权利要求33所述的驱动系统，其中，所述臂将扭矩施加到包括在所述模块中的三维结构支承桁架。
35.如权利要求33所述的驱动系统，进一步包括支承件，所述支承件用于接收管，所述管承载由所述槽式收集器系统加热的工作流体，所述支承件也被限制成围绕所述旋转轴线转动，由此将所述管基本上维持在所述槽式收集器系统的焦线处。
36.如权利要求33所述的驱动系统，其被构造用于从模块阵列的端部驱动所述槽式收集器系统。
37.如权利要求33所述的驱动系统，其被构造用于从收集器模块的阵列内的位置驱动所述槽式收集器系统。
38.如权利要求37所述的驱动系统，其中，所述臂是第一臂，所述驱动系统进一步包括第二臂，所述第二臂被限制成围绕所述旋转轴线转动并且由所述杆驱动，所述第一臂被构造用于驱动在所述驱动系统的第一侧上的第一模块，并且所述第二臂被构造用于驱动在所述驱动系统的第二侧上的第二模块。
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