CN102893101A - 太阳能反射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能反射装置(60)，包括：可旋转反射组合件(20)和驱动机构(12)，可以操作所述驱动机构以驱动所述反射组合件(20)在其旋转轴线处旋转。所述反射组合件(20)包括限定焦轴F的弯曲线性反射器(4)、可以操作以平衡所述反射器(4)的自重的配重(17)以及支承结构(15)，所述反射器(4)和配重(17)通过所述支承结构可旋转地安装在沿着所述反射器(4)的所述焦轴F的位置。本发明还公开了一种太阳能收集装置(2)，包括如上所公开的太阳能反射装置(60)和集热元件(6)，其沿着所述反射器(4)的所述焦轴F固定地安装。另外，本发明公开了一种反射太阳辐射的方法，包括：形成反射组合件(20)、安装所述反射组合件(20)以用于围绕所述反射器(4)的所述焦轴F旋转，以及驱动所述反射组合件(20)在其旋转轴线处旋转。所述反射组合件20包括限定所述焦轴F的线性弯曲反射器4、可以操作以与所述反射器(4)的自重基本上平衡的配重(17)以及支承结构(15)。

Description

太阳能反射装置

技术领域

本发明涉及太阳能反射装置、太阳能收集装置以及反射太阳辐射的方法，所述全部均可适于在太阳能热力发电厂中使用。

背景技术

聚光太阳能发电(CSP)系统使用透镜或镜子将大面积的阳光聚焦到小目标区域上。聚焦的光用于对常规发电厂中使用的工作流体或载热流体(HTF)进行加热。利用跟踪系统对透镜或镜子取向，以在整个太阳日都聚焦最大量的阳光。

其中一项最有效的聚光技术为抛物面，其包括线性抛物面反射器，该反射器将光聚集到沿着反射器的焦线布置的集热元件上。集热元件一般为集热管，其可填充水以用于生成蒸汽或者可填充有HTF。在太阳日抛物面槽式反射器旋转以保持面向太阳取向。常规系统的实例当前在欧洲和美国运转，其形成一体构造形式的反射器和集热管，使得整个构造在太阳日绕指定轴线旋转。这些系统需要旋转并且可能需要中央集热管平移。它们因此必须利用诸如柔性软管或更通常的旋转球接头等组件将旋转集热管连接到静态管道工程，该静态管道工程会将受热流体传送至相关发电厂的发电工段。

使用旋转球接头有多个相关缺点，其中主要的是相关成本，包括安装中的资本成本以及与大领域太阳能收集器的顺利运作相关的维护成本。另外还存在与旋转球接头相关的密闭完整性问题。已知在此类接头处会发生裂漏，其可引起火灾风险并导致潜在危险液体和相关烟雾的排放。另一个与旋转接头相关联的问题是其硬度。高硬度是尝试确保密闭完整性的必然结果，但高硬度接头需要高功率进行旋转并引起反射器中产生不良扭转应力，从而降低反射器效率并增大发电厂的寄生负载。

某些系统尝试了通过独立于集热管旋转反射器来解决上述问题，如在GB2235786中那样。根据该系统，通过集热管从中穿过的轴承来旋转反射器；旋转是通过驱动轴发动的，所述驱动轴将锯齿状弓形构造接合在反射器的凸形表面上。遗憾的是，此类系统仅仅是将与旋转接头相关的高成本和维护问题换为与更复杂构造和驱动系统相关的相当成本和问题。因此，仍然需要一种解决上面提到的常规系统缺点的太阳能收集系统。

抛物面太阳能收集器已知容易受到大风的严重损坏。如果出现大风情况，有必要将反射器旋转至特定的“大风”位置，其中抛物面反射器及其支承结构上的负载会降到最小。大多数抛物面设计依赖液压臂来旋转反射器，并且因此在必要时必须利用这些将反射器置于大风位置。如果出现电源故障，则必须利用便携式液压备用系统。将此类系统运送至现有液压驱动的位置并且随后连接至该驱动，以将反射器置于大风位置。由于太阳能收集工厂的大规模运作，因此要旋转的反射器数以及备用系统可能需要移动的距离会很大。出现电源故障时将整个太阳能区域置于大风位置的过程因此可能会极其耗时。

发明内容

根据本发明，提供了一种太阳能反射装置，其包括可旋转反射组合件和驱动机构，可以操作该驱动机构以驱动反射组合件在其旋转轴线处的旋转；反射组合件包括限定焦轴的弯曲线性反射器、可以操作以大致平衡反射器自重的配重、以及支承结构，反射器和配重通过该支承结构可旋转地安装在沿着反射器焦轴的位置。

将反射组合件安装在该组合件绕其旋转的焦轴处显著简化装置构造并因此降低制造和安装的资本成本。此外，在旋转轴线处驱动旋转使得可利用简化的驱动机构，从而进一步降低成本并增加装置的可靠性。可以通过在轴线处驱动的旋转来实现旋转的精密控制，使得能够进行准确的太阳跟踪并实现效率方面的相关有益效果。

通过使反射器的自重与配重平衡并从而形成反射组合件，驱动反射器旋转所需的功率得以大大降低，从而节约了能量并减小了在反射器中引起的扭转应力。

反射组合件的安装位置可以例如位于反射组合件的相对两端。驱动机构可包括马达和直接齿轮传动装置，后者可以例如利用蜗轮和齿轮两者。

驱动机构可以基本上安装于反射器的焦轴上。因此，至少驱动机构的最终驱动齿轮可以安装于焦轴上或围绕该焦轴安装，同时电源和任何其他相关传动装置与其相邻。驱动机构可以包括基本上安装于反射器焦轴上的成一直线的驱动组合件。由于旋转过程中驱动马达不随反射器移动，因此无需到马达的长移动电缆，并且此外不会将马达的重量添加到反射器组合件的重量。

反射组合件可以通过轴承可旋转地安装在固定机架上。在本发明的实施例中，轴承安装在机架支脚的正上方，以便牢靠地承载反射组合件和配重所施加的负载。

在本发明的实施例中，反射组合件可以采用对开的

轴承或其他合适的轴承类型安装。

反射组合件的支承结构可以包括轴颈和多个辐射臂，其中至少一个辐射臂延伸至反射器并且其中至少另一个辐射臂延伸至配重。这样，就可通过位于反射器焦轴处的轴颈相对两侧上的相应臂支承反射器和配重。预期使用随反射器旋转的轴颈比替代形式的排列易于安装。至少两个臂可延伸至反射器，其中每个臂延伸至弯曲反射表面的每个末端。

反射组合件的反射器可为抛物面槽式反射器。

可以操作反射组合件的配重以将反射组合件偏置到预定的旋转位置。此类位置可以例如为“大风”位置，其中对反射组合件并尤其是对反射器起作用的外部力可以降到最小。

配重可以操作来使反射组合件在重力作用下采用预定的旋转位置。例如，可以构造并安装配重，使得其绕旋转轴线生成力矩，该力矩比反射器生成的力矩小某预定的量。因此，当不存在其他锁定或旋转力时，配重将导致反射组合件在重力作用下呈现某个位置，其中配重位于其距地面最远距离处并且反射器被取向为位于其焦轴正下方。

在本发明所有方面的实施例中，配重可由沿着反射器组合件长度间隔开的位置处支承的两个或更多个单独部分构成。例如，配重可以位于反射器的各个端部。这不同于其中单个配重沿着反射器的长度延伸的实施例。其中配重位于反射器各个端部的实施例可能优于其中单个配重沿着反射器长度延伸的实施例，因为后者可能倾向于在其自重下弯曲并且在支承配重的支承件中产生弯曲和扭力。此外，位于反射器组合件相对两端的单独配重可能是优选的，原因是与沿着反射器长度延伸的配重相比，它们将会在反射器上产生较少阴影。

太阳能反射组合件可进一步包括在驱动机构与反射组合件之间运作的离合器机构。可以操作离合器机构以使驱动机构与反射组合件接合或使驱动机构脱离反射组合件，并且可以配置离合器机构以进行远程操作。出于本说明书的目的，术语“离合器机构”在本说明书范围内包括可以起到将被驱动机构连接至驱动机构作用的所有组件或设备。

根据本发明的另一个方面，提供了一种太阳能反射装置，其包括可旋转的反射组合件和驱动机构，可以操作该驱动机构以邻近反射组合件的旋转轴线施加旋转驱动，所述旋转轴线与反射组合件的反射器的焦轴基本重合。

驱动机构可以包括马达和直接齿轮传动装置，后者可以例如利用蜗轮和齿轮两者。驱动机构可以基本上安装于反射器的焦轴上。驱动机构可以包括基本上安装于反射器的焦轴上的成一直线的驱动组合件。

在本发明所有方面的实施例中，使用蜗轮和齿轮可以提供优于其他类型传动装置(例如液压式驱动)的优点，因为当不对其进行驱动以旋转反射组合件时，它会锁定反射组合件的位置并且起到减小或消除任何偏移的作用，同时无需断裂机构或不断调整以维持太阳能的最佳聚焦。在蜗轮或齿轮排列中，齿轮可以与轴颈轴向对齐并且固定到该轴颈，并且蜗轮可连接至马达驱动。可以通过例如弹簧或其他弹力构件偏置蜗轮，从而将蜗杆螺旋元件挤压成与齿轮的齿状物接触，并因而减少齿轮中的任何摆动或浮动并因此减少反射组合件的可能移动。与其他排列相比，使用蜗轮和齿轮排列还可能需要较小马达和齿轮箱。

根据本发明的另一个方面，提供了一种太阳能收集装置，包括：本发明第一或第二方面的太阳能反射装置，以及沿着反射器焦轴固定安装的集热元件。集热元件可为集热管。

使反射组合件围绕固定的集热元件(例如收集管)旋转使得能够在将集热元件连接至太阳能热力发电厂的静态管道工程时不再需要旋转接头、柔性管道或其他可调式组件。不再需要旋转接头减少了资本成本和维护成本、缩短了太阳能收集器停机时间并提高了被传送通过集热元件的流体的密闭完整性。去掉旋转接头还减小了引起的扭力和相应的反射器变形，从而改善太阳跟踪和太阳能聚集。没有了刚性旋转接头，需要较小功率就可旋转反射器。

集热元件可适用于传送在太阳能热力发电厂中使用的例如工作流体(例如水)或载热流体。

集热元件安装在沿着反射器的焦轴分布的至少两个固定支承件上。支承件可位于反射组合件的相对两端。固定支承件可以可操作地连接到其上安装有反射组合件的固定机架，从而简化太阳能收集装置的总体构造。

集热元件可以延伸穿过驱动机构的齿轮传动装置，从而进一步简化构造。例如，集热管可以穿过组合件每一端处的轴承，并且可与轴承间隔开，从而不与之接触。通过将集热管与轴承间隔开，可以通过收集管中的流体减少对轴承的有害加热，并从而提高可靠性。在一个实施例中，集热管与轴承之间的空间可为简单的气隙。在另一个实施例中，可以将绝缘材料置于收集管与收集管从中穿过的轴承之间的径向空间内。收集管与轴承之间的径向间隙可以例如大于25mm，或者可以大于50mm或可以大于75mm。径向间隙可以例如小于200mm或者可以小于100mm。

太阳能收集装置还可包括至少一个辅助性支承件，可以操作该支承件以支承集热元件的自重。可以沿着跨越反射器的集热元件区域布置辅助性支承件。通过支承集热元件的自重，可以适应较大反射器跨度，从而在将多个太阳能收集装置组装成阵列时增大收集器容量和总体场效率。

辅助性支承件可以独立于反射组合件。例如，装置可以包括构造在反射器组合件周围和上方的机架，集热元件可以从该机架悬挂下来。

作为另外一种选择，辅助性支承件可以可操作地连接反射器和集热元件。辅助性支承件可以包括集热元件支承臂，其固定地连接到反射器的反射表面并且可旋转地连接到集热元件。

可以提供辅助性反射器，其相对于反射器可旋转地固定并绕旋转轴线安装，以反射来自主反射器装置的太阳能，所述太阳能不在旋转轴线处直接聚焦。因此，原本不会直接落在集热元件上的来自主反射器的反射太阳能朝着旋转轴线(收集器装置位于此处)反射回去。这样，可以提高装置的效率。

根据本发明的另一个方面，提供了一种太阳能收集阵列，其包括：多列根据本发明的太阳能收集装置，每一列均包括多个太阳能收集装置和单个集热元件，每一列中的多个太阳能收集装置被布置成使得它们的焦轴重合，每一列中的单个集热元件沿着重合的焦轴安装。

根据本发明的再一个方面，提供了一种反射太阳辐射的方法，包括：形成反射组合件，其包括限定焦轴的线性弯曲反射器、可以操作以平衡反射器自重的配重以及支承结构；安装反射组合件以用于围绕反射器的焦轴旋转；以及驱动反射组合件在其旋转轴线处旋转。

根据本发明的还有一个方面，提供了一种太阳能收集装置，包括可旋转反射组合件和驱动机构，可以操作该驱动机构以驱动可旋转反射组合件的旋转，所述反射组合件包括弯曲的线性反射器和偏置装置，可以操作该偏置装置以将反射组合件偏置到预定的旋转位置。

偏置装置可以例如包括配重，可以操作该配重以在重力作用下将反射组合件偏置到预定的位置。离合器机构可以在驱动机构与反射组合件之间运作，以便使驱动机构与反射组合件接合或者使驱动机构脱离反射组合件。可以配置离合器机构以用于远程操作。

本发明的方面有助于适合大规模操作的装置。例如，本发明的装置适于容纳至少20米(例如至少50米，例如至少75米，并且甚至最多100米)的反射器长度。现有技术排列不太容易能够适应此类大小的反射器系统。

附图说明

为了更好地理解本发明，并且更清晰地示出其可以付诸实施的方式，现在将以举例的方式提及附图，其中：

图1为太阳能收集装置的局部透视图。

图2为反射组合件的局部透视图。

图3为太阳能反射装置的局部透视图。

图4为太阳能收集装置的透视图。

图5为示出图1的太阳能收集装置的进一步细节的局部截面图。

图6为示出收集管支承臂的局部透视图。

图7a至7c示出了图6中示出的轴承排列的细节。

图8a和8b示出了包括另外的反射器装置的排列的细节。

具体实施方式

参照图1至4，太阳能收集装置2包括太阳能反射装置60和收集管6形式的集热元件。太阳能反射装置60(图3中示出)包括线性抛物面反射器4、两个配重装置8、10形式的配重17以及驱动机构12。反射器4和配重装置8、10通过两个支承装置22、24形式的支承结构15连接，并且这些元件一起构成太阳能反射组合件20(图2中示出)。安装太阳能反射组合件20以用于绕旋转轴线旋转，收集管6沿着该旋转轴线延伸。

反射器4是线性抛物面反射器，或抛物面，并且沿着轴线x从第一端部21线性延伸到第二端部23。反射器4限定焦轴F，接近反射器的太阳辐射会聚到该焦轴上。包括反射器4的反射组合件20被安装成使得其旋转轴线与反射器4的焦轴F重合，使得反射组合件能够围绕反射器4的焦轴F旋转。反射器4可以是单片带涂层的银、抛光铝或镜像玻璃，但也可以是V型抛物面，该抛物面由两个反射器形成，所述反射器采用本领域的技术人员已知的方式被布置成彼此成一角度。配重装置8、10和支承装置22、24位于反射器4的每个端部21、23，使得反射器4的每个端部具有相应的配重装置8、10和支承装置22、24。

特别参考图1和5，每个支承装置22、24均包括轴颈26，其具有从其第一端部伸出的环形凸缘28以及在一个支承平面中从轴颈26径向延伸的三个或更多个支承臂30、32、34，该平面在反射器4的边缘21、23处或附近与反射器4相交。为了清楚起见，以下说明的大部分是指反射器4第一端部21处的第一支承装置22，但应当理解，会在反射器4第二端部23处的第二支承装置24上找到对应部件。支承装置22的支承臂30、32、34通过螺栓36连接到轴颈26，所述螺栓将支承臂30、32、34与轴颈26的环形凸缘28接合。作为另外一种选择，支承臂30、32、34和轴颈26可以整体成形。其中两个支承臂30、32朝反射器4的第一端部21延伸并且连接到该第一端部。反射器支承臂30、32中的第一个朝反射器4的上部(如图1所见)线性边缘38延伸并且固定到该边缘，反射器支承臂30、32中的第二个朝反射器4的下部(如图1所见)线性边缘40延伸并且固定到该边缘。第三支承臂34从轴颈26延伸到配重装置8。如图1可见，支承臂30、32、34被布置成使得配重装置8和反射器4位于轴颈26旋转轴线的相对两侧。两个支承装置22、24的支承臂尺寸被设定成使得每个轴颈26的旋转轴线均与反射器的焦轴F重合，从而使得反射器能够绕其焦轴旋转。

反射器4的全部重量通过支承臂和两个支承装置22、24的轴颈承载，并绕轴颈26的旋转轴线形成力臂。配重装置8、10一起构成配重17，可以操作该配重以基本上平衡反射器4的力臂。因此选择配重装置8、10的材料和尺寸，以及配重装置支承臂34的长度和取向，从而尽可能接近地与反射器4的自重所形成的力矩相抵。应当理解，反射器4与配重17之间的精确平衡难以实现。因此，设计并安装配重17以与反射器的自重基本上平衡；实现的平衡与可行的平衡尽可能接近。此类平衡足以提供所需优点，显著减小旋转反射器4所需的驱动力并因而减小其中采用装置2的发电厂寄生负载。必需驱动力的减小所提供的附加优点是出现电源故障时可以手动旋转反射组合件20。手动曲柄(未示出)可以邻近驱动机构12提供并且可以用于通过向驱动机构12提供手动驱动而旋转反射组合件20。

在一个可供选择的实施例中，设计并安装配重17，使得其与反射器4的重量基本上平衡，并且此外将反射组合件20偏置到所需的旋转位置。例如，可以构造并安装配重17以绕旋转轴线形成比反射器4稍小的力矩，使得在重力下，配重17将导致反射组合件20采用一个位置，此时配重17位于其距地面最远的距离处并且反射器设置在旋转轴线正下方。配重17可以被构造成将反射组合件20偏置到任何所需的旋转位置，并且在一个优选的实施例中可以操作该配重以朝大风位置(其中反射器4上的风负载降到最小)偏置反射组合件20。此类排列具有额外的优点，即出现功率损耗时，反射组合件20可以在重力下呈现大风位置，从而仅仅依赖配重17的偏置效应并且不需要任何施加的驱动力。

配重17由合适的材料形成，例如混凝土或钢。配重可由混凝土和钢的有利组合形成。在一个优选的实施例中，配重17包括安装在反射器4的相对线性边缘处的两个配重装置8、10。希望在接触地面的支承件处承载配重17的大部分负载，从而允许反射器4尽可能自由地在支承件之间旋转。可以在反射器4边缘处采用多个较小的配重装置，同时结合在该边缘处的更多基本的配重装置。然而，应当理解，可以采用其他物理结构形成配重17。例如，在一个次优选的实施例中，配重17可以包括位于反射器4的线性中心附近的单个配重装置。作为另外一种选择，可以利用多个尺寸基本相同的配重装置来平衡反射器自重。

反射器4和配重装置8、10通过支承装置22、24安装在静态机架15上，该机架可为如附图所示的两个U型腿14、16的形式。支承装置22、24的每个轴颈26可旋转地接纳在轴承42中，该轴承安装在对应的U型腿14、16上表面的正上方，同时凸缘28和支承臂30、32、34从中伸出的轴颈26的第一端部面朝彼此。轴承42优选地为对开的

轴承，但可以为任何其他适当的轴承类型。

驱动机构12安装在机架15的U型腿14上，与轴承42和轴颈26直接相邻。根据一个可供选择的实施例，驱动机构可以安装在与支承反射组合件20的U型腿14分开的专用架子或机架上。驱动机构12包括马达44、驱动轴45、蜗杆46和蜗轮48。沿着与反射组合件20的旋转轴线正交的轴线布置马达44、驱动轴45和蜗杆46。马达44通过驱动轴45驱动蜗杆46的旋转。蜗杆46与蜗轮48啮合以驱动蜗轮48围绕与反射组合件20的旋转轴线重合的轴线旋转。围绕其上支承有反射器4和配重装置8的轴颈26第二端部安装蜗轮48并且将蜗轮固定到该第二端部。蜗轮48、轴颈26、支承臂30、32、34、反射器4和配重装置8因此作为单个实体旋转，同时各个元件之间具有固定连接。因此，利用蜗杆46和蜗轮48通过马达44的操作而驱动反射组合件20(包括反射器4、支承装置22、24和配重装置8、10)的旋转。根据一个优选的实施例，整个反射组合件20的旋转由单个驱动机构12驱动，该驱动机构可布置在反射组合件的第一或第二端部。在一个可供选择的实施例中，通过一起运作的两个相同驱动机构12在反射器4两端驱动协调的旋转，反射器的每个端部21、23均具有与相邻支承装置22、24连通的相关驱动机构12。使两个驱动机构12同步，从而降低反射器4中扭转应力的发生率。

应当理解，通过蜗杆46和蜗轮48，可以实现对反射组合件20的双向旋转的精细控制，并且通过将蜗杆46的活动锁定在固定位置而确保位置的稳定性。此外，由于配重17的平衡操作，驱动反射组合件20的旋转需要相对较小的力，并且可以采用具有较低功率要求的单个驱动机构12来驱动反射组合件20的旋转。本发明具有一个优点，即驱动机构12是固有地可靠并简单的机械排列，其十分适于大规模操作并需要最少的维护。可以设想出该排列的可供选择的实施例，其采用驱动机构12的可供选择构型，所述构型提供类似程度的构造简单性和操作可靠性。驱动机构12还有一个优点，即在驱动反射组合件的旋转过程中反冲和相关损耗极小，从而确保太阳能收集装置2作为一个整体的最大效率。

离合器机构(未示出)可以在驱动机构12与反射组合件20之间运作，以便使驱动机构12与反射组合件20接合或脱离。根据优选的实施例，使用由电池供电的螺线管或小型马达使传动销、键、齿条或其他机械离合器脱离，从而将反射组合件20与驱动机构12分离。可以通过来自操作员的远程信号触发脱离操作。反射组合件20一旦脱离驱动机构12就可在手动曲柄的作用下(可接合驱动轴一端的承窝)或在如上所述的配重17的偏置作用下旋转(例如)以便呈现大风位置。

在一个可供选择的实施例(未示出)中，驱动机构可以包括成一直线的驱动组合件，其中马达44和驱动轴45基本上位于反射器4的焦轴上。

再次参见图1，收集管6沿着反射器4的焦轴F固定安装，该焦轴也是如上所述的反射组合件20的旋转轴线。收集管6因此延伸穿过轴颈26(其上支承有反射器4和配重装置8、10)，并延伸穿过蜗轮48以安置在专用支脚50上。根据本发明的实施例，收集管6包括由玻璃真空管围绕的多个带涂层钢管的操作工段。这些操作工段采用本领域技术人员已知的方式通过管道工段接合到一起。可以利用三个或四个操作工段跨越单个反射器4，其中管路工段从跨度的任一侧延伸以穿过轴颈26。这些管路工段涂覆有适当绝缘材料以保护轴颈26抵御流过收集管6的受热流体并确保轴颈26绕收集管6平滑旋转。也可以设想收集管的可供选择的实施例，例如不具有玻璃真空管。

如图4所示，收集管6安装在反射器4每个端部的支脚50上。可采用从凹面(即，反射器4的反射表面70)延伸的收集管支承臂72、74的形式向收集管提供附加的支承。收集管支承臂72、74刚性连接到反射器4并且朝收集管6延伸以采用可旋转方式环绕收集管6。因此，收集管支承臂72、74向收集管6提供支承和稳定性，但是可以例如通过使用适当的轴承连接而围绕收集管6的周长自由旋转。收集管支承臂72、74以及它们与收集管6的相互作用的细节在图6和7中示出。收集管支承臂72、74包括固定安装到抛物面反射器4上的轻量支承柱。支承臂72、74通过轴承连接80支承收集管6。轴承连接80各自包括由合适的高温级材料形成的导向套84，在该导向套内容纳有对开的套管轴承84。对开轴承84的优选材料为碳，因为碳具有高温性能、作为干燥运行轴承材料的能力以及相对低的成本。通过对开的两片钢扣环86将轴承84保持在导向套82内的合适位置。在收集管6与对开轴承84之间具有间隙88，以允许进行轴向和旋转运动并允许在各种组件中出现不同量的热膨胀。扣环86和轴承84的对开性质确保可以在不干扰收集管6的情况下移除并替换这些组件。

图8a和8b示出了允许收集附加太阳能的装置变型。一个另外的弓形反射器100与收集管6紧密间隔开，并且适于反射已由反射器4反射但未聚焦在收集管6上的太阳能。所述另外的反射器100与反射器4同心并且安装在支承臂72上并与反射器4一起旋转。

在一个可供选择的实施例(未示出)中，可以通过围绕反射组合件20构造并且基本上在该组合件上方的构架支承收集管6。例如，收集管6可以从安装在位于反射组合件20正上方的合适框架上的臂悬挂下来。收集管6的支承件因此可完全独立于太阳能收集装置2的剩余组件。

在使用中，太阳能收集装置2被装配在根据附图的合适位点。通过反射器4将太阳辐射聚焦到安装在反射器4的焦轴F处的收集管6上。流体流过收集管6并被通过反射器4聚焦的会聚太阳辐射加热。传感器(未示出)感测太阳相对于反射器4的位置并且向一个或多个马达44发送信号以旋转反射组合件20，使得反射器4被取向成朝着太阳辐射的最大可用会聚程度。马达44通过蜗杆46和蜗轮48将旋转力传送至轴颈26，从而引起反射组合件20旋转，使得反射器4跟踪太阳在空中的位置。反射器4的重量由配重装置8、10平衡，确保只需要极小的力就可驱动反射组合件20的旋转。驱动机构12的蜗杆46和蜗轮48有助于确保可实现对反射组合件20位置的精密控制，从而将反射组合件保持在获得最大太阳辐射会聚程度的正确取向。

应当理解，反射组合件20(包括反射器4、配重装置8、10和支承结构15)围绕固定的收集管6旋转。反射组合件20的独立旋转确保收集管6可以无需允许旋转运动的旋转球接头或其他可调式连接器而固定地连接到其他静态管道工程。不再需要此类可调式连接器确保管路系统中具备极佳的密闭完整性，从而增大可被装置加热的流体的范围。本发明的装置还有另外一个优点，即当反射器4在太阳日围绕收集管6旋转时，收集管6上的会聚太阳辐射的入射线围绕固定的收集管6的周长旋转。这样，就避免了沿着收集管6生成单个热点或单条“热线”，以及随之发生的沿着这条线的管路表面降解。

本发明因此还提供了一种反射并收集太阳辐射的有利方法，其涉及在反射组合件20的旋转轴线处而不是在远离旋转轴线的位置驱动该反射组合件的旋转，并引起该旋转围绕固定的收集管6进行。

本发明的太阳能收集装置2尤其适于在太阳能热力发电厂中使用。在此类发电厂中，使用太阳能产生热量以形成超热蒸汽。随后采用已知方式使用该蒸汽驱动电力生产。利用大面积的太阳能集热器对工作流体(例如水)或载热流体(例如硅油)进行加热。静态管道将受热流体传输到发电厂的发电设施。需要相当规模的太阳能收集(涉及大量单个收集器)才能提供必要热量以对太阳能热力发电厂供以燃料。在此类规模下，资本成本、维护和可靠性的问题变得至关重要。本发明提供了一种太阳能收集装置，该装置固有地适于此类大规模生产。

本发明的太阳能收集装置2相对易于构造，从而减小了新厂构建的资本支出。驱动机构12易于制造和装配，并固有地可靠且易于维护，从而缩短太阳能收集领域的计划内和计划外停机时间。在旋转轴线处旋转反射组合件消除了复杂的驱动和支承机构，从而减少了需要制造和维护的组件零件数。通过使反射器4的重量与配重17平衡，减小了驱动反射器4的旋转所需的功率，从而减小了发电厂的寄生负载。此外，还使扭转应力和随之而来的反射器4变形降至最小。

本发明的太阳能收集装置2还解决了与将太阳能反射器置于适当的大风位置相关的问题。配重17的平衡效应确保可使用手动曲柄或其他手持工具旋转反射器4，从而不再需要便携式液压备用系统。此外，如果配重17被构造成将反射组合件偏置到大风位置，则只需简单地通过远程分离驱动机构并允许组合件在重力下移动，就可将反射器4放置于大风位置。

Claims (22)

1.一种太阳能反射装置，包括：

可旋转反射组合件；和

可以操作以驱动所述反射组合件在其旋转轴线处旋转的驱动机构；

所述反射组合件包括限定焦轴的弯曲线性反射器、可以操作以与所述反射器的自重基本上平衡的配重以及支承结构，所述反射器和配重通过所述支承结构可旋转地安装在沿着所述反射器的所述焦轴的位置。

2.根据权利要求1所述的太阳能反射装置，其中所述驱动机构包括马达和直接齿轮传动装置。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能反射装置，其中所述驱动机构基本上安装在所述反射器的所述焦轴上。

4.根据前述任一项权利要求所述的太阳能反射装置，其中所述反射组合件通过轴承可旋转地安装在固定机架上。

5.根据前述任一项权利要求所述的太阳能反射装置，其中所述支承结构包括轴颈和多个辐射臂，其中至少一个所述辐射臂延伸到所述反射器并且其中至少另一个所述辐射臂延伸到所述配重。

6.根据前述任一项权利要求所述的太阳能反射装置，其中所述反射器为抛物面槽式反射器。

7.根据前述任一项权利要求所述的太阳能反射装置，其中所述配重可以操作来将所述反射组合件偏置到预定的旋转位置。

8.根据权利要求7所述的太阳能反射装置，其中所述配重可以操作来导致所述反射组合件在重力作用下采用所述预定的旋转位置。

9.根据权利要求7或8所述的太阳能反射组合件，还包括在所述驱动机构与所述反射组合件之间运作的离合器机构。

10.一种太阳能收集装置，包括：

根据权利要求1至9中任一项所述的太阳能反射装置，以及沿着所述反射器的所述焦轴固定安装的集热元件。

11.根据权利要求10所述的太阳能收集装置，其中所述集热元件包括集热管。

12.根据权利要求10或11所述的太阳能收集装置，其中所述集热元件安装在沿着所述反射器的所述焦轴分布的至少两个固定支承件上。

13.根据权利要求12所述的太阳能收集装置，其中所述固定支承件可操作地连接到其上安装有所述反射组合件的所述固定机架上。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的太阳能收集装置，其中所述集热元件延伸穿过所述驱动机构的所述齿轮传动装置。

15.根据权利要求14所述的太阳能收集装置，其中在所述集热元件与所述齿轮传动装置之间设置有间隙。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的太阳能收集装置，还包括至少一个辅助性支承件，所述辅助性支承件可以操作来支承所述集热元件的自重。

17.根据权利要求16所述的太阳能收集装置，其中所述辅助性支承件沿着跨越所述反射器的所述集热元件的区域定位。

18.根据权利要求16或17所述的太阳能收集装置，其中所述辅助性支承件独立于所述反射组合件。

19.根据权利要求16或17所述的太阳能收集装置，其中所述辅助性支承件可操作地连接所述反射器和所述集热元件。

20.根据权利要求19所述的太阳能收集装置，其中所述辅助性支承件包括集热元件支承臂，所述集热元件支承臂固定地连接到所述反射器的反射表面并可旋转地连接到所述集热元件。

21.一种太阳能收集阵列，包括多列根据权利要求10至20中任一项所述的太阳能收集装置，每一列均包括多个太阳能收集装置和单个集热元件，每一列中的多个太阳能收集装置被布置为使得它们的焦轴重合，每一列中的单个集热元件沿着重合的所述焦轴安装。

22.一种反射太阳辐射的方法，包括：

形成反射组合件，所述反射组合件包括限定焦轴的线性弯曲反射器、可以操作以平衡所述反射器的自重的配重以及支承结构；

安装所述反射组合件以用于围绕所述反射器的所述焦轴旋转；以及

驱动所述反射组合件在其旋转轴线处旋转。

22.一种基本上如本文所述的太阳能收集装置，参考所述附图并如所述附图所示。

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