CN103018877B - 拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置及拟抛物面聚光器 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种低成本高精度的拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置及用它固定反射镜的拟抛物面聚光器。反射镜的固定装置，包括可将相邻两反射镜卡合固定的对称设置的卡条、至少有一折边的金属板和紧固件，所述紧固件将卡条和至少有一折边的金属板连为一体。本发明通过“折边形成基准直线和基准面”及“垫块形成精确支点”两种手段，实现了拟抛物面的简单易操作、低成本、高精度的制造技术，极大了降低了低倍拟抛面聚光器的制造成本，在太阳能的聚光光伏利用和中温光热利用领域中有良好的应用前景。

Description

拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置及拟抛物面聚光器

技术领域

本发明专利涉及一种低成本高精度的拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置及用它固定反射镜的拟抛物面聚光器，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

太阳能是一种极为丰富的清洁能源，取之不尽，用之不竭，地球每年接受的太阳能总量为l×10¹⁸kWh，是世界年耗总能量的一万多倍，太阳能的利用将成为未来基础能源的重要组成部分。

太阳能利用的方式有光伏利用和光热利用两种。在光伏利用方式中，有一种聚光光伏技术，它通过一定的方法将太阳光辐射能量聚集在一个较小的区域内，在这小区域内安装特制的聚光电池，使之在高光强下输出更多的电能。在光热利用领域，为提高热能输出的温度，需要增强集热管所接受的太阳辐射能量密度，这时，亦需要用到聚光器。

现代技术中比较成熟的聚光器，有抛物线型或更高次曲线的曲面镜，它们能实现较高的聚光倍数，但其制造比较复杂，成本较高。在低倍聚光领域，常以数学方法将曲线离散，形成一段一段的折痕，故能以条状的平面镜取代曲面镜，实现太阳辐射能的聚集。

拟抛物面的聚光器是一种二维的聚光器，若使用现代化的工艺技术，其制造并不存在很大的难度，但由于太阳能的能量密度低，其利用环节中的成本控制压力很大，往往一个高成本的环节就能使太阳能利用失去经济上的竞争力。因此，有必要在降低太阳能利用技术的成本方面进行深入的工作。

发明专利内容 

本发明专利的目的是提供一种低成本高精度的拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置及用它固定反射镜的拟抛物面聚光器。

为解决上述技术问题，本发明专利的技术方案是：

一种低成本高精度的拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置，包括可将相邻两反射镜卡 合固定的对称设置的卡条、至少有一折边的金属板和紧固件，所述紧固件将卡条和至少有一折边的金属板连为一体。

为了提高拟抛物面聚光器的精度，上述固定装置，还包括垫块，所述垫块设在卡条和至少有一折边的金属板之间。

至少有一折边的金属板的长度方向上可设有多组的卡条及其相对应的垫块和紧固件，即多组的卡条及其相对应的垫块和紧固件可共用一个至少有一折边的金属板，这样可提高安装的准确性。

本发明中提及的拟抛物面聚光器是一种二维的聚光器，条状的平面玻璃反射镜以一定规律排列，把太阳辐射能量聚集在一小块区域内。

上述金属板为钢板或铝板，通过折边工艺，形成一个精确的基准平面，折边形成的折痕作为反射镜安装的基准线，折痕是在折叠金属板的过程中形成的，是一条很严格的直线，能实现条状玻璃高精度的定位排列。

上述反射镜的固定装置通过数学计算可获得反射镜组相对于基准平面的偏移量，然后用不同高度的垫块形成反射镜组的支撑点，垫块通过简单切割加工即可制备，用上述方法可达到很高精度的镜组位置。

为使用方便，节约成本，所述紧固件为螺栓和螺母。

为了保证稳定度的同时，简化装置，节约成本，所述卡条的顶部设有可将反射镜卡合固定的第一卡槽，所述卡条的底部设有可将螺栓头部卡合固定的第二卡槽。

所述可将相邻两反射镜卡合固定的对称设置的卡条为一组。

所述对称设置的卡条为背靠背设置的“6”字型的卡条，“6”上部的“钩”与下部的“圈”之间形成第一卡槽，在“6”的“圈”的底部开槽形成第二卡槽。

上述将阿拉伯数字“6”看成为由上部的“钩”和下部的“圈”组成。

为了增强反射镜安装的稳定性，上述金属板为四边形，其相对的两边有折边。

两边有折边的金属板类似槽钢的结构，在安装反射镜时用它作为翅板，以其中一折边的折痕为基准线，不仅安装准确性高，且稳定度也极高，垫块安装在其中的一折边上。金属板优选为长方形板或梯形板，折边时所形成的基准面优选为平行四边形。

所述垫块的上底面和下底面平行。即同一垫块为等高的垫块，也即相邻两个反射镜的垫块高度在计算时即选定为相同。

用上述的低成本高精度的拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置固定反射镜的拟抛物面聚光器。

反射镜的长度方向与金属板的长度方向垂直，以拟抛物面聚光器的任一反射镜为参照反射镜，金属板一折边的折痕的倾斜角与参照反射镜的倾斜角相同。为了提高反射镜安装的稳固性，在反射镜的长度方向上可安装多排固定装置，具体视实际情况而定。

所述固定参照反射镜组的固定装置可以不用垫块。

在选参照反射镜时，可选拟抛物面聚光器的任意一反射镜作为参照反射镜，但优选位于单边中间的反射镜为参照反射镜，由于参照反射镜可用不用垫块，且相邻两块反射镜的相邻两边是共用一个固定装置，而同一固定装置所用的垫块又是等高的垫块，所以参照反射镜左边的反射镜的右支点、参照反射镜右边的反射镜的左支点均无需垫块，反射镜组依靠垫块固定其垂直方向的位置，通过卡条固定其水平位置。

本发明未特别说明的技术均为现有技术。

本发明通过“折边形成基准直线和基准面”及“垫块形成精确支点”两种手段，实现了拟抛物面的简单易操作、低成本、高精度的制造技术，极大了降低了低倍拟抛面聚光器的制造成本，在太阳能的聚光光伏利用和中温光热利用领域中有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例1的光路示意图。

图2是本发明实施例1的金属板折边前（a）和折边后（b）的示意图。

图3是本发明实施例1的反射镜面和相对的两边有折边的金属板的位置关系示意图。

图4是本发明实施例1的反射镜的固定装置的结构示意图。

图5为本发明实施例1的拟抛物面聚光器的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明专利，下面结合实施例进一步阐明本发明专利的内容，但本发明专利的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图4所示的低成本高精度的拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置，包括可将相邻两反射镜卡合固定的背靠背设置的“6”字型的卡条1，“6”上部的“钩”与下部的“圈”之间形成可将反射镜卡合固定的第一卡槽11，在“6”的“圈”的底部开槽形成可将螺栓头部卡合固定的第二卡槽12，反射镜的固定装置还包括一垫块2、有两折边的金属板3和两对螺栓4和螺母5。如图2中图a和图b所示，所述金属板形状为直角梯形，厚度为 1.5mm，上底为85mm，下底为135mm，垂直底边的腰长1000mm，将垂直底边的腰折进20mm，另一腰折进15mm，形成似槽型钢的结构，图中第一线13和第二线14两条线是剪板形成的，其直线性不能得到保证，第一虚线15和第二虚线16是折边位置，当折边工作完成后，形成如图2(b)中的类似槽钢的结构，可将这一类似槽钢的结构称为翅板，而上边线17将是一条严格的直线。

如图1、3、5所示，拟抛物面聚光器，以单边五块平面反射镜、左右对称布置构成一个聚光反射面，当反射面由跟踪机构保证对准太阳时，阳光是始终从图中的正上方射入的，如果各平面反射镜的角度以一定规律排列，则反射光线可以叠加而得到增强，如图1所示，入射至各反射镜中的光线会聚于某一点，该点位于最中间反射镜上方某一高度（也称焦距）的左右对称轴上，根据几何计算，左右共十块反射镜可以在位于焦距高度的平面上形成8倍多的聚光倍数；考虑到太阳光中散射辐射能量无法反射利用，以及反射镜表面的脏污等因素，在焦距平面上的能量倍数会在4-5倍左右。图中，6为反射镜一，7为反射镜二，8为反射镜三，9为反射镜四，10为反射镜五。

聚光器反射镜组的几何关系可以经过数学计算获得（参照现有技术），但是在制造过程中，需要确定一个基准直线，否则，镜组间的几何关系就无法精确保证。上述金属板的折痕是精确的直线，选垂直底边的腰的折痕作为镜线的基准线，基准线所在的折面为基准面。

反射镜的长度方向与金属板的长度方向垂直，在反射镜的长度方向上可安装多排固定装置，具体视实际情况而定。以反射镜三8为参照反射镜，翅板的倾角和五块反射镜中的反射镜三8的倾角相同，反射镜三8的卡条是直接置于翅板上表面的，不需要垫块；设计中因为相邻两镜共用相同高度的垫块，因此反射镜二7的右支点和反射镜四9的左支点也不需要用到垫块，需要用到垫块的是反射镜一6的左右支点，反射镜二7的左支点，反射镜四9的右支点和反射镜五10的左右支点，垫块的数量为4块，其高度分别为43.2mm、13.6mm、10.3mm和27.8mm。

反射镜在翅板上的定位：用背靠背设置的“6”字型的卡条1的第一卡槽11把相邻的反射玻璃镜的两边固定住，将螺栓4的头部卡合固定在第二卡槽12内，螺栓4的杆部穿过垫块2和金属板3的基准面并用螺母固定。

如果反射镜面的高低误差为1mm，则在焦距平面上的反射线会产生10mm级别的偏移，已经会对能量聚集倍数产生比较大的影响。在实践中，通常把镜面相对翅板的高度误差控制在0.1mm数量级。采用普通的冷作加工工艺，显然0.1mm的精度要求是比较难以 达到的。本发明采用垫块的方式，很好地解决了加工工艺和加工精度间的问题。

Claims (5)

1.一种低成本高精度的拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置，其特征在于：包括可将相邻两反射镜卡合固定的对称设置的卡条、至少有一折边的金属板、垫块和紧固件，所述紧固件将卡条和至少有一折边的金属板连为一体，所述紧固件为螺栓和螺母，所述垫块设在卡条和至少有一折边的金属板之间；

所述卡条的顶部设有可将相邻两反射镜卡合固定的第一卡槽，所述卡条的底部设有可将所述螺栓头部卡合固定的第二卡槽；

所述对称设置的卡条为背靠背设置的“6”字型的卡条，“6”上部的“钩”与下部的“圈”之间形成第一卡槽，在“6”的“圈”的底部开槽形成第二卡槽。

2.如权利要求1所述的低成本高精度的拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置，其特征在于：所述金属板为四边形，其相对的两边有折边。

3.如权利要求1或2所述的低成本高精度的拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置，其特征在于：所述垫块的上底面和下底面平行。

4.用权利要求1-3任意一项所述的低成本高精度的拟抛物面聚光器的反射镜的固定装置固定反射镜的拟抛物面聚光器，其特征在于：反射镜的长度方向与金属板的长度方向垂直，以拟抛物面聚光器的任一反射镜为参照反射镜，金属板一折边的折痕的倾斜角与参照反射镜的倾斜角相同。

5.如权利要求4所述的拟抛物面聚光器，其特征在于：所述固定参照反射镜组的反射镜的固定装置无垫块。