CN102483268B - 抛物面槽式集热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抛物面槽式集热器(14)，其包括：具有抛物面镜表面的抛物面镜支撑结构(1)，所述抛物面镜表面应用于所述抛物面镜支撑结构；以及，吸收器支撑结构，其支撑吸收器管(12)；这两个支撑结构都在扭曲管(2)上固定的相对位置中彼此机械地连接，所述扭曲管(2)设置于抛物面镜表面的下方，且两个支撑结构与所述扭曲管(2)一起围绕抛物面槽式集热器的旋转纵轴枢轴式安装。本发明的目的是减少抛物面镜面支撑结构生产中的设计工作，并增加可使用的镜表面。这通过配置所述扭曲管(2)使得抛物面槽式集热器的旋转纵轴与所述扭曲管(2)的中心纵向轴重合而实现。

Description

抛物面槽式集热器
技术领域
本发明涉及一种抛物面槽式集热器，包括具有抛物面镜表面的抛物面镜支撑结构，和吸收器支撑结构，该抛物面镜表面应用于该抛物面镜支撑结构上，该吸收器支撑结构支撑吸收器管，所述两个支撑结构机械地固定于扭曲管上相互固定的位置中，所述扭曲管设置在所述抛物面镜表面的下方，且所述两个支撑结构以能够与所述扭曲管一起围绕抛物面槽式集热器的纵向旋转轴转动的方式被安装。
背景技术
为了开发太阳能而使用了太阳热能发电站，其中采用多个串联和/或并联连接的反射抛物面槽的形式而获得日晒，且将日晒反射到吸收器线路上。在吸收器线路上输送的是载热介质，该载热介质吸收由辐照中获得的热能并进一步将其输送，以达到在太阳能热电站中产生蒸汽的目的。反射抛物面槽具有支撑结构，反射元件被设置在该支撑结构上并被用作跟踪阳光路径。所述镜面元件具有大约6m的孔径，因此抛物面槽同样具有大约6m的孔径(外部镜面边缘之间的距离)。抛物面槽式集热器可包括多个元件，其分别刚性地设置在抗变形的抛物面镜支撑结构上。在这种情况下，元件因此被设置在支撑其的两个分隔开的支撑塔或支撑杆之间。每个元件具有相同的设计，且在一个挨一个串联连接的两个元件之间，在两个支撑塔或支撑杆之间的中间设置有驱动单元，在该驱动单元的辅助下，形成抛物面槽式集热器的这两个元件或所有元件能够在一个轴上同时并一致地追踪太阳。这里的运动通常在使用杠杆的液压缸的辅助下产生，从而围绕旋转轴转动所述抛物面镜支撑结构，其中该液压缸与抛物面镜支撑结构连接，且该抛物面镜支撑结构为栅格框架形式。这里，在实际中已知的发电站的结构为使得旋转轴在镜表面上方延伸，或至少在抛物面镜曲面的原点或顶点处延伸。其结果为：镜表面在所述驱动单元引起抛物面槽式集热器的元件回转(swiveling)的区域中，在抛物面槽式集热器的纵向上被中断，因此不可能将抛物面槽式集热器的整个长度设计为利用太阳光的镜表面。而且，这种结构下，有必要在集热器元件的翻转和转动的终点处设置固体加固板，目的是能够吸收和传输此处所产生的转动力和扭力。
然而，例如从WO 2005/066553 A1的非商标专利中所知的，还存在这种结构：替代扭矩栅格框架，抛物面镜支撑结构具有支撑住抛物面镜支撑结构的扭曲管。然而，即使在这种情况下，驱动单元被设置在两个抛物面槽式集热器元件之间，并引起抛物面槽式集热器的抛物面镜表面的中断。在支撑所述抛物面镜支撑结构的扭曲管的中心纵向轴的基板的径向上，设置有基板的抛物面槽式集热器的纵向旋转轴，其与驱动元件配合从而移动抛物面镜支撑结构。
同样在实际中已知的是具有凸耳的扭曲管，该凸耳被焊接在外部边缘上且支撑架结构被安装在该凸耳上，所述镜表面被固定在该扭曲管上。使用该扭曲管，则有必要在外部侧表面上安装支撑元件，其形成吸收器支撑结构并支撑吸收器管，且具体地这是通过焊接完成的。这种支撑元件约为两米长，且如果抛物面槽式集热器发生转动或回转运动到达倾斜位置，该支撑元件传递实质扭矩和因此作用在扭曲管的外部侧表面的焊缝上的实质力，这些支撑元件通过该实质力被固定在扭曲管上。这些扭曲管通常也被安装在两个支撑塔或支撑杆之间，使得与在多个支撑塔或支撑柱上延伸的栅格框架支撑结构相比，这些扭曲管显示了更大的弯曲。
因此，用于形成抛物面槽式集热器的已知抛物面镜支撑结构的设计的主要缺点实际上包括：不可能形成在抛物面槽式集热器内的纵向上连续的镜表面，因为在各个元件或抛物面槽式集热器的区段之间形成有支撑塔或支撑杆，其伸入到镜表面的区域中，使得总是存在横向带状区域，没有镜面元件或反射表面能够被设置在其中。而且，由于昂贵的金属结构和为追踪抛物面槽式集热器目的需要为传输力而提供加固板，所以已知的栅格框架结构产生了较高的生产成本。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种方案，在其帮助下能够降低用于抛物面镜支撑结构生产的设计费用，并增加有用的镜表面。
就开始时更详细指明的类型的抛物面槽式集热器而言，根据本发明的下述事实可以实现这一目的，所述事实即所述扭曲管被配置为使得所述抛物面槽式集热器的纵向旋转轴与所述扭曲管的中心纵向轴重合。
因此，根据本发明，首先，抛物面槽式集热器的旋转轴设置在所述抛物面镜表面的下方，并且其次，所述旋转轴延伸穿过所述扭曲管的中心。这使得有可能仅仅凭借通过作用于其上的力来回转所述扭曲管，以产生抛物面槽式集热器的旋转运动和回转运动。由于扭曲管被设置在所述镜表面的下方，且抛物面槽式集热器围绕扭曲管的中心轴回转，现在有可能在扭曲管上的扭曲管的整个长度上形成连续的镜表面。抛物面槽式集热器的安装和完全驱动可以在抛物面镜表面下方形成和设置。因此对于扭曲管或抛物面槽式集热器的给定长度，与已知的现有技术相比，有效的镜表面能够增加5％。同时，与栅格框架支撑结构比较，通过使用扭曲管，获得了改善的抗扭刚度，因为通常所形成的栅格框架扭箱的抗扭刚度比扭曲管要差。
除了可利用的更大面积之外，与连续或不中断且增大的镜表面有关的优势在于：改善了镜表面的清洁度，以及对载热管长度的更大利用。
为了给扭曲管提供至少与栅格框架结构大致相同的弯曲性能，在研发中，本发明的区别特征在于扭曲管被设计为连续横梁这一事实。这里，连续横梁被理解为是在机械学中已知的横梁框架的多跨主梁，并跨接于(reach over)多于两个的支撑，比如静力学上所知的支撑。连续的扭曲管、或者被设计为连续的横梁的扭曲管的区别特征在于：其在其长度上被支撑在多个相互间隔设置的支撑塔或支撑杆上，和/或，被支撑在其长度上。由此有可能形成几乎任意长的抛物面槽式集热器和支撑其的扭曲管。通过将支撑塔或支撑杆间隔设置在合适的和计算得到的点上，有可能将其弯曲减小至期望的尺寸或者可接受的尺寸。
因此可能不仅形成连续的镜表面，而且还形成较长的抛物面槽式集热器，和/或形成用于构造各个抛物面槽式集热器的抛物面槽式集热器元件。同样，与支撑框架栅格结构相比，关于其较大的弯曲，通过该尺寸而抵消和补偿了管最初存在的缺点。
连续或不中断的扭曲管的优点在于其较高的抗扭刚度和其较高的弯曲强度，因为由于在塔或支撑杆区域内的中断，所以其不存在中断。
另外，基于抛物面槽式集热器的机械结构所产生的可能性，根据本发明的抛物面槽式集热器的区别特征在于其具有抛物面镜表面，所述抛物面镜表面被设计为在所述扭曲管的纵向上是连续的且基本上不中断。
根据本发明的实施例，当所述抛物面镜表面是由镜表面形成且所述镜表面分别具有无间隔地相互抵靠的成排的抛物面镜元件时，则抛物面镜表面的设计由此是有利的。
另外，当所述连续抛物面镜表面基本上在所述连续支撑的长度上延伸时，由此是有利的，并且本发明同样提供了这一点。
根据本发明的实施例，扭曲管能够凭借以下事实以具体地有利于实施的方式被支撑和安装，即所述扭曲管被支撑和/或安装在滑动或滚柱轴承中，所述滑动或滚柱轴承被设置在支撑塔或支撑杆上。使用这一创新的安装概念，有可能以简单的方式将扭曲管作为力传输元件使用，用于使抛物面槽式集热器回转。由于扭曲管被设置在镜表面的下方，其自然有待以被支撑的方式安装在常用的滑动轴承或滚柱轴承上，该滑动轴承或滚柱轴承允许扭曲管的旋转运动。
为了确保扭曲管和/或抛物面槽式集热器的重心线分别位于扭曲管的旋转轴中，本发明还提供了将配重设置在所述扭曲管的一侧上，该侧避开所述抛物面镜表面，使得所述抛物面槽式集热器和/或所述扭曲管的重心线至少基本上与所述抛物面槽式集热器的纵向旋转轴重合。
根据本发明的另一个实施例，这一点可以具体由以下事实实现，即所述配重邻近于支撑所述扭曲管的所述支撑塔或支撑杆而设置。在横梁两端被夹紧的情况下，已知弹性轴通过“O”在轴承附近延伸，其指的是在横梁的该点处不存在弯曲扭矩。固体配重具体地安装在这些点处。
因为抛物面槽式集热器的纵向旋转轴与扭曲管的中心纵向轴是重合的，而且，具体地，重心轴或者重心线也因此与抛物面槽式集热器的旋转轴相同，所以存在驱动扭矩的减小和扭曲管朝向抛物面槽式集热器纵向终端的变形的减小。
最后，在又一个实施例中，本发明还具备以下区别特征，所述吸收器支撑结构包括支撑元件，该支撑元件完全穿过所述扭曲管。因为支撑吸收器的吸收器结构-其在典型的实施例中采用支撑着吸收器管的单个支撑杆的形式-被引导着完全穿过扭曲管的横截面，该支撑杆分别在扭曲管的侧表面的两个区域内、相互间隔并完全相互对立地被机械地支撑，并且如果合适的话，还通过焊接被固定在两个点上。因此，在回转该抛物面槽式集热器时，由该支撑杆分别施加的扭矩被吸收，且避免了扭曲管的变形或压曲。不需要使用复杂和昂贵的加固板。
附图说明
下面通过实例且辅以附图对本发明进行更详细的说明，其中：
图1是本发明的抛物面槽式集热器的透视图；
图2是显示了镜表面后侧视图的抛物面槽式集热器或抛物面槽式集热器元件的示意图；以及
图3是抛物面槽式集热器或抛物面槽式集热器元件的镜表面的示意图。
具体实施方式
图1示出了抛物面镜支撑结构1，其包括安装在两个支撑塔3上的扭曲管2。在这种情况下，扭曲管2可旋转地支撑在设置在支撑塔3上的滚柱轴承4中。在固定凸耳5上，采用栅格框架结构形式的支撑臂15被设置在扭曲管2上，所述固定凸耳5以固定在扭曲管2的侧表面上的方式形成。抛物面镜元件6在扭曲管2的纵向上无间隔地被固定在这些支撑臂15上，且因此被固定在抛物面镜支撑结构1上，优选地以一个挨一个无缝隙的方式平放，从而在扭曲管的纵向上分别产生连续的镜表面16a，16b。只有在一个紧挨一个排列的抛物面镜元件6的抛物面轮廓的顶点17处，产生连续的纵向狭槽7，通过该纵向狭槽7，吸收器支撑结构的支撑元件8以从扭曲管2的侧表面伸出的方式延伸。在典型的实施例中，每个连续的镜表面16a，16b分别由无间隔地互相抵靠的、分别为12x24个的两排镜面元件6形成，也可能存在其它的组合或实施例。在图1-3中所例示的抛物面镜支撑结构1是由此形成的抛物面槽式集热器14或抛物面槽式集热器元件的基础。镜表面16a和16b分别形成抛物面槽式集热器15或抛物面槽式集热器元件的抛物面镜表面16。
如从图2中可见的，扭曲管2是被设计为连续横梁的扭曲管，具体地其被支撑在三个支撑塔3上，图2中的右侧支撑塔3a同时被设计为驱动塔或驱动杆。为回转扭曲管2的目的而在驱动塔3a的支撑杆上构造两个液压缸9，其作用在驱动凸耳缘10上，由此使扭曲管2能够在滚柱轴承4和形成于驱动塔3a的区域中的套筒轴承11中旋转和回转。支撑元件8整个地完全延伸通过扭曲管2的横截表面并啮合，并在经由扭曲管的侧表面接触的两个区域处被固定在扭曲管2上。
扭曲管2被设置在由抛物面镜元件6形成的镜表面16a，16b的下方，并且被安装为使得抛物面槽式集热器的纵向旋转轴与扭曲管2的中心纵轴重合。
携带有载热介质的吸收器管12以与纵向狭槽7相对平放地设置在支撑元件8的避开扭曲管2的那一端。具有抛物面镜表面16a，16b的抛物面镜支撑结构1(通过抛物面镜元件6将所述抛物面镜表面16a，16b应用在抛物面镜支撑结构1上)和吸收器支撑结构18(其包含支撑着吸收器管12的支撑元件8)两者都以这种方式被固定于扭曲管2上，即：即使使抛物面槽式集热器14回转，其仍保持在相互固定的位置中，且以能够围绕抛物面槽式集热器的纵向旋转轴转动的方式被一起安装，所述纵向转轴穿过扭曲管2的中间。
固体配重13在其避开所述抛物面镜表面16a，16b的侧面，以这种方式被设置在扭曲管2上，即抛物面槽式集热器14和/或扭曲管2的重心线至少基本上与抛物面槽式集热器的纵向旋转轴重合。这里，配重13邻近于支撑着扭曲管2的支撑塔3，3a或支撑杆而设置。
滚柱轴承4还能够以未例示的方式被设计为滑动轴承。为了使扭曲管2能够在各个轴承中无困难地回转，还可能使用润滑剂。
抛物面槽式集热器14的控制和追踪是通过已知的太阳传感器以及已知的和常用的控制线圈来实施的。

Claims (9)

1.一种抛物面槽式集热器（14）或抛物面槽式集热器元件，包括：具有抛物面镜表面的抛物面镜支撑结构（1），所述抛物面镜表面应用于所述抛物面镜支撑结构；以及，吸收器支撑结构，其支撑吸收器管（12）；这两个支撑结构机械地固定于扭曲管（2）上相互固定的位置中，所述扭曲管（2）设置在所述抛物面镜表面的下方，且使所述两个支撑结构与所述扭曲管（2）以能够一起围绕抛物面槽式集热器的纵向旋转轴转动的方式而安装；其特征在于，所述扭曲管（2）被设置为使得所述抛物面槽式集热器的纵向旋转轴与所述扭曲管（2）的中心纵向轴重合。
2.如权利要求1所述的抛物面槽式集热器（14）或抛物面槽式集热器元件，其特征在于，所述扭曲管（2）被设计为是连续横梁。
3.如权利要求1所述的抛物面槽式集热器（14）或抛物面槽式集热器元件，其特征在于，其具有抛物面镜表面（16），所述抛物面镜表面（16）被设计为在所述扭曲管（2）的纵向上是连续的且基本上不中断。
4.如权利要求3所述的抛物面槽式集热器（14）或抛物面槽式集热器元件，其特征在于，所述抛物面镜表面（16）由第一镜表面（16a）、第二镜表面（16b）形成，所述第一镜表面（16a）、第二镜表面（16b）分别具有无间隔地、相互抵靠平放的成排的抛物面镜元件（6）。
5.如权利要求3所述的抛物面槽式集热器（14）或抛物面槽式集热器元件，其特征在于，所述连续抛物面镜表面（16）基本上在连续支撑的长度上延伸。
6.如权利要求1所述的抛物面槽式集热器（14）或抛物面槽式集热器元件，其特征在于，所述扭曲管（2）被支撑和/或安装在滑动或滚柱轴承（4）中，所述滑动或滚柱轴承（4）被设置在支撑塔（3，3a）或支撑杆上。
7.如权利要求1所述的抛物面槽式集热器（14）或抛物面槽式集热器元件，其特征在于，配重（13）被设置在所述扭曲管（2）的一侧上，该侧避开所述抛物面镜表面，使得所述抛物面槽式集热器（14）的和/或所述扭曲管（2）的重心线至少基本上与所述抛物面槽式集热器的纵向旋转轴重合。
8.如权利要求7所述的抛物面槽式集热器（14）或抛物面槽式集热器元件，其特征在于，所述配重（13）邻近于支撑所述扭曲管（2）的所述支撑塔（3，3a）或支撑杆而设置。
9.如权利要求1所述的抛物面槽式集热器（14）或抛物面槽式集热器元件，其特征在于，所述吸收器支撑结构包括支撑元件（8），该支撑元件（8）完全穿过所述扭曲管（2）。
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