CN102589180B - 中间连杆机构及槽式热发电系统的连杆增力旋转定位机构 - Google Patents
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Abstract
一种中间连杆机构，其包括第一联架杆的一端与第一固定构架铰接，第二联架杆与第二固定构架铰接，第一连杆一端与第一联架杆铰接、另一端与第二联架杆铰接，第一联架杆、第二联架杆、第一连杆、第一固定构架和第二固定构架构成双曲柄机构；所述第三联架杆一端与第三固定构架铰接，第二连杆一端与第二联架杆铰接另一端与第三联架杆铰接，第二联架杆、第三联架杆、第二连杆、第二固定构架和第三固定构架构成曲柄摇杆机构；第一联架杆为主动输入件，所述第三联架杆作为从动输出件。可以实现在输入力矩末端输出力矩呈现倍增、末端输出摆动范围最大可达240o甚至达到270o左右且无死点。本发明还涉及将带有中间连杆机构并配合相应的动力源用到槽式热发电系统上。
Description
技术领域
本发明涉及一种连杆机构。本发明还涉及一种太阳能槽式抛物面热发电聚焦跟踪控制的槽式聚光热发电系统。
背景技术
槽式聚光热发电系统即槽式热发电系统是太阳能热发电系统的基本形式，是最早实现商业化运行的热发电技术。槽式热发电系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内的传热工质加热产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。为了控制抛物柱面槽式反射镜时刻对准太阳，需通过驱动机构控制抛物柱面槽式反射镜在一天之内自东向西旋转对太阳位置进行跟踪，并能够在第二天早上回到起点位置。由于槽式热发电系统中，抛物柱面反射镜体积庞大，其开口尺寸为7米左右，阵列长度150米左右，在有风载的情况下，相应强度的结构会造成跟踪所需要的动力也大，所以在目前，在太阳能槽式发电跟踪系统的传动机构中，最主要采用的是液压活塞推杆传动机构，也有部分极少数采用大型的电动推杆机构、大型齿轮或蜗轮传动箱等型式。
液压活塞推杆传动机构存在以下问题：1、液压控制复杂，成本高。为了保证其的跟踪精度，需要配置高精确度的阀门等液压件，而且至少需要两套以上的油缸组件，才能保证跟踪角度的要求。2、液压系统容易造成泄漏，造成污染环境。3、液压传动系统受季节变化，经常需更换液压油，且更换后的液压油，如何处理问题也是难题，易使绿色能源带上高污染的帽子。
采用大型的电动推杆机构、大型齿轮或蜗轮传动箱等型式存在的主要问题：普遍的槽式抛物柱面聚光器对传动机构的力矩要求一般都在20万牛顿米以上，为了达到所需力矩要求，采用单纯的电动推杆、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动，势必会造成机构庞大，成本高。所以这些传动机构只适合于小型太阳能集热聚焦设备应用。
因此，提供一种结构简单，成本低廉，适合大规模应用的槽式太阳能的纯机械式的传动机构，成为该领域技术人员急需解决的问题之一，也是太阳能槽式热发电系统中传动装置的发展趋势。
发明内容
为了克服背景技术的不足，本发明提供一种相对于输入力矩末端输出力矩呈现倍增、末端输出摆动范围大的中间连杆件。
本发明采用的技术方案是：一种中间连杆机构，其特征在于：包括用于与动力源相连接的第一联架杆、第一连杆、第二联架杆、第二连杆、用于与输出装置相连接的第三联架杆、第一固定构架、第二固定构架、第三固定构架；所述第一联架杆的一端与第一固定构架铰接，所述第二联架杆与第二固定构架铰接，所述第一连杆一端与位于所述第一联架杆的两端之间的部位相铰接、另一端与所述第二联架杆铰接，所述第一联架杆、第二联架杆、第一连杆、第一固定构架和第二固定构架构成双曲柄机构；所述第三联架杆一端与所述第三固定构架铰接，所述第二连杆一端与所述第二联架杆铰接、另一端与所述第三联架杆铰接，所述第二联架杆、所述第三联架杆、所述第二连杆、第二固定构架和第三固定构架构成曲柄摇杆机构。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：第二联架杆与所述第一连杆相铰接的铰接轴和所述第二联架杆与第二连杆相铰接相铰接的铰接轴同轴。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：还包括第四联架杆、第三连杆、第四固定构架；所述第四联架杆的一端与所述第四固定构架铰接，第三连杆的一端与所述第四联架杆铰接、另一端与所述第一联架杆铰接，所述第四联架杆、所述第四固定构架、所述第三连杆、所述第一联架杆和所述第一固定构架构成曲柄摇杆机构；所述第一联架杆通过所述第四联架杆、所述第三连杆、所述第四固定构架与动力源相连接。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第三联架杆的供设计选择的旋转角度为小于等于270o 。当选择该范围的角度值时整个机构无死点。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述角度为240 o。
这种中间连杆机构通过相互铰接的双曲柄机构和曲柄摇杆机构可以实现在输入力矩末端输出力矩呈现倍增、末端输出摆动范围达到270 o时无死点。
为了克服现有槽式热发电系统中驱动机构中所存在的技术问题，本发明还提供一种全新的由电机驱动的槽式热发电系统的连杆增力旋转定位机构
本发明所采用的技术方案是：一种槽式热发电系统的连杆增力旋转定位机构，包括末端输出装置、传动机构、动力源，所述末端输出装置通过所述传动机构与所述动力源连接，其特征在于：所述传动机构为权利要求1或2所述的中间连杆机构。
进一步地，所述动力源为电动推杆，所述电动推杆与所述第一联架杆的另一端铰接，所述电动推杆与所述第五固定构架铰接，所述电动推杆按照一定的函数规律运动。
进一步地，所述动力源包括电机、第四联架杆、第三连杆、第四固定构架组成；所述第四联架杆的一端与所述第四固定构架铰接，第三连杆的一端与所述第四联架杆铰接、另一端与所述第一联架杆铰接，所述第四联架杆、所述第四固定构架、所述第三连杆、所述第一联架杆和所述第一固定构架构成曲柄摇杆机构；所述第四联架杆与所述电机联动，所述电机按照一定的函数规律运动。
进一步地，所述第三联架杆的旋转角度为240o。
本发明与现有技术相比其有益效果是：本发明专利采用电机驱动代替了原有的液压驱动，通过连杆机构实现了末端槽式抛物面反射镜可达到240 o大范围转动，并实现了在整个旋转过程中，输出力矩有较大倍数的增大，从而不仅可以精确的跟踪太阳的运动规律，结构简单，易于实现，成本较低。
附图说明
图1为本发明在反射镜向东极限位置时的第一种实施例整体结构示意图。
图2为本发明在反射镜向西极限位置时的第一种实施例整体结构示意图。
图3为本发明在反射镜向东极限位置时的第二种实施例整体结构示意图。
图4为本发明在反射镜向西极限位置时的第二种实施例整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
第一种实施例如图1、图2所示，其中圆弧形虚线表示槽式热发电系统的反射镜。所述的连杆增力旋转定位机构由动力源，中间连杆机构及末端输出装置组成，其中，动力源为电动推杆1。电动推杆1与第五固定构架17之间铰链连接。中间连杆机构包括第一联架杆2、第一连杆3、第二联架杆4、第二连杆5、第三联架杆6、第一固定构架14、第二固定构架15、第三固定构架16。其中所述第一联架杆的一端与第一固定构架铰接，所述第二联架杆与第二固定构架铰接，所述第一连杆的一端与所述第一联架杆铰接且铰接位置位于第一联架杆的两端之间、另一端与所述第二联架杆铰接，所述第一联架杆、第二联架杆、第一连杆、第一固定构架和第二固定构架构成双曲柄机构；所述第三联架杆一端与所述第三固定构架铰接，所述第二连杆一端与所述第二联架杆铰接、另一端与所述第三联架杆铰接，所述第二联架杆、所述第三联架杆、所述第二连杆、第二固定构架和第三固定构架构成曲柄摇杆机构。所述第一连杆分别与第二联架杆、第二连杆相铰接的点位于同轴线上；当然该铰接点做些微调而使其位于两条相互平行的轴线上也同样不影响第三联架杆的摆动角度。同样地，其它部件的长度以及其相互铰接点的位置做些微调也同样不影响第三联架杆的摆动角度。当电动推杆1直线运动时，第一联架杆2做往复摆动。在第一联架杆2，第二联架杆4与第一连杆3构成双曲柄机构中，第一联架杆2的往复摆动为主动输入，第二联架杆4也做往复摆动。在第二联架杆4，第三联架杆6与第二连杆5构成曲柄摇杆机构中，第二联架杆4的往复摆动为主动输入，第三联架杆6作为从动输出。通过计算出具体构件的具体参数，可实现第三联架杆在270°角度范围内无死点。为了将该连杆增力旋转定位机构以合理的输出角度适用于槽式热发电系统优选采用240°输出角度。欲实现第三联架杆可在240°的范围内可自由转动，能通过计算得出每一构件的长度、第一联架杆的摆动角度、第一连杆的所需的铰接位置以及三个固定构架的特定位置等等一些具体参数。当电动推杆按照一定的函数规律进行运动时，输出装置便可精确的跟踪太阳的运动并可实时进行调整，跟踪的精度较高。当然，欲实现第三联架杆可在其它角度值范围内摆动也能计算出相应的参数。
第二种实施例如图3、图4所示，其中圆弧形虚线表示槽式热发电系统的反射镜。所述的连杆增力旋转定位机构由动力源、中间连杆机构及末端输出装置组成。中间连杆件包括第一联架杆9、第一连杆10、第二联架杆11、第二连杆12、第三联架杆13、第一固定构架19、第二固定构架20及第三固定构架21；动力源包括电机、第四联架杆、第三连杆及第四固定构架。所述第四联架杆的一端与所述第四固定构架铰接，第三连杆的一端与所述第四联架杆铰接、另一端与所述第一联架杆铰接；所述第四联架杆、所述第四固定构架、所述第三连杆、所述第一联架杆和所述第一固定构架构成曲柄摇杆机构。所述第一联架杆的一端与第一固定构架铰接，所述第二联架杆的一端与第二固定构架铰接，所述第一连杆一端与所述第一联架杆铰接、另一端与所述第二联架杆铰接；所述第一联架杆、第二联架杆、第一连杆、第一固定构架和第二固定构架构成双曲柄机构；所述第三联架杆一端与所述第三固定构架铰接，所述第二连杆一端与所述第二联架杆铰接、另一端与所述第三联架杆铰接，所述第二联架杆、所述第三联架杆、所述第二连杆、第二固定构架和第三固定构架构成曲柄摇杆机构。所述第一连杆分别与第二联架杆、第二连杆相铰接的点位于同轴线上；当然该铰接点做些微调而使其位于两条相互平行的轴线上也同样不影响第三联架杆的摆动角度。同样地，其它部件的长度以及其相互铰接点的位置做些微调也同样不影响第三联架杆的摆动角度。在第四联架杆7，第一联架杆9与第三连杆8构成的曲柄摇杆机构中，电机带动曲柄即第四联架杆做整周旋转，从而第一联架杆9做往复摆动。在第一联架杆9，第二联架杆11与第一连杆10构成双曲柄机构中，第一联架杆9的往复摆动为主动输入，第二联架杆11也做往复摆动。在第二联架杆11，第三联架杆13与第二连杆12构成曲柄摇杆机构中，第二联架杆11的往复摆动为主动输入，第三联架杆13作为从动输出。通过计算出具体构件的具体参数，可实现第三联架杆在270°角度范围内无死点。为了将该连杆增力旋转定位机构以合理的输出角度适用于槽式热发电系统优选采用240°输出角度。该实施例为在第一种实施例的基础上增加电机、第四联架杆、第三连杆及第四固定构架等部件并使所述第四联架杆、所述第四固定构架、所述第三连杆、所述第一联架杆和所述第一固定构架构成曲柄摇杆机构得到。这是为了适应以电机作为动力。欲实现第三联架杆可在240°的范围内可自由转动，能通过计算得出每一构件的长度、第一联架杆的摆动角度、第一连杆的所需的铰接位置以及三个固定构架的特定位置等等一些具体参数。当电机按照一定的函数规律进行运动时，输出装置同样可精确的跟踪太阳的运动并可实时进行调整，跟踪的精度较高。当然，欲实现第三联架杆可在其它角度值范围内摆动也能计算出相应的参数。
这种中间连杆机构不仅可以适用在槽式热发电系统的连杆增力旋转定位机构中，也可以适用在其它的想要实现输出力矩相较于输入力矩末端呈现倍增的机构中。
本发明专利所述的连杆增力旋转定位机构，在第一种实施例与第二种实施例中，其末端槽式抛物面反射镜最大旋转角度均可以达到240°。其中，槽式抛物面反射镜向西旋转可使其轴线方向与水平面平行，向东旋转可使其轴线方向与水平面呈60°夹角。本发明专利所述的连杆增力旋转定位机构，末端槽式抛物面反射镜240°旋转的过程中，末端输出装置的力矩增大倍数较输入力矩可达10倍以上，可以实现在较小输入力矩的情况下，末端承受较大的负载。这样可以降低成本，达到较好的性能。
本发明专利所述的连杆增力旋转定位机构，在第一种实施例与第二种实施例中，整个装置在运动的过程中，可以避开所有的死点位置。其中，输出联架杆在向西运动到极限位置时，与相应连杆之间的夹角为20.70°，向东运动到极限位置时，与相应连杆之间的夹角为18.25°，可以看出距离死点位置较远，可以达到较好的受力效果。
本实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种中间连杆机构，其特征在于：包括用于与动力源相连接的第一联架杆、第一连杆、第二联架杆、第二连杆、用于与输出装置相连接的第三联架杆、第一固定构架、第二固定构架、第三固定构架；所述第一联架杆的一端与第一固定构架铰接，所述第二联架杆与第二固定构架铰接，所述第一连杆一端与位于所述第一联架杆的两端之间的部位相铰接、另一端与所述第二联架杆铰接，所述第一联架杆、第二联架杆、第一连杆、第一固定构架和第二固定构架构成双曲柄机构；所述第三联架杆一端与所述第三固定构架铰接，所述第二连杆一端与所述第二联架杆铰接、另一端与所述第三联架杆铰接，所述第二联架杆、所述第三联架杆、所述第二连杆、第二固定构架和第三固定构架构成曲柄摇杆机构。
2.根据权利要求1所述的中间连杆机构，其特征在于：第二联架杆与所述第一连杆相铰接的铰接轴和所述第二联架杆与第二连杆相铰接相铰接的铰接轴同轴。
3.根据权利要求1或2所述的中间连杆机构，其特征在于：还包括第四联架杆、第三连杆、第四固定构架；所述第四联架杆的一端与所述第四固定构架铰接，第三连杆的一端与所述第四联架杆铰接、另一端与所述第一联架杆铰接，所述第四联架杆、所述第四固定构架、所述第三连杆、所述第一联架杆和所述第一固定构架构成曲柄摇杆机构；所述第一联架杆通过所述第四联架杆、所述第三连杆、所述第四固定构架与动力源相连接。
4.根据权利要求3所述的中间连杆机构，其特征在于：所述第三联架杆的供设计选择的旋转角度为小于等于270o。
5.根据权利要求4所述的中间连杆机构，其特征在于：所述角度为240o。
6.一种槽式热发电系统的连杆增力旋转定位机构，包括末端输出装置、传动机构、动力源，所述末端输出装置通过所述传动机构与所述动力源连接，其特征在于：所述传动机构为权利要求1或2所述的中间连杆机构。
7.根据权利要求6所述的槽式热发电系统的连杆增力旋转定位机构，其特征在于：所述动力源为电动推杆，所述电动推杆与所述第一联架杆的另一端铰接，所述电动推杆与所述第五固定构架铰接。
8.根据权利要求6所述的槽式热发电系统的连杆增力旋转定位机构，其特征在于：所述动力源包括电机、第四联架杆、第三连杆、第四固定构架组成；所述第四联架杆的一端与所述第四固定构架铰接，第三连杆的一端与所述第四联架杆铰接、另一端与所述第一联架杆铰接，所述第四联架杆、所述第四固定构架、所述第三连杆、所述第一联架杆和所述第一固定构架构成曲柄摇杆机构；所述第四联架杆与所述电机联动。
9.根据权利要求7或8所述的槽式热发电系统的连杆增力旋转定位机构：其特征在于：所述第三联架杆的旋转角度为240o。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 325000 Wenzhou economic and Technological Development Zone, Zhejiang Binhai Road, No. 1489 Patentee after: Hengfengtai precision machinery Limited by Share Ltd Address before: 325016, Wenzhou, Zhejiang province Ouhai District, Guo Town, Lantau Industrial Zone, No. 2-5 Patentee before: Zhejiang Hengfengtai Reducer MFG Co., Ltd |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Intermediate connecting rod mechanism and connecting rod reinforcement rotary positioning mechanism for groove-type thermal power generation system Effective date of registration: 20200622 Granted publication date: 20131030 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Wenzhou branch Pledgor: HENGFENGTAI PRECISION MACHINERY Co.,Ltd. Registration number: Y2020330000377 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220308 Granted publication date: 20131030 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Wenzhou branch Pledgor: HENGFENGTAI PRECISION MACHINERY CO.,LTD. Registration number: Y2020330000377 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Intermediate connecting rod mechanism and connecting rod force increasing rotary positioning mechanism of grooved thermal power generation system Effective date of registration: 20220314 Granted publication date: 20131030 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Wenzhou branch Pledgor: HENGFENGTAI PRECISION MACHINERY CO.,LTD. Registration number: Y2022980002601 |