CN103868262A - 一种预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架 - Google Patents

Abstract

本发明属于太阳能利用技术领域，涉及一种预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架，包括中心环（1），桁架单元（2），第一托架单元（3），第二托架单元（4）和稳定拉杆（5），其中，中心环（1）包括上圆环盖板（6），下圆环盖板（7），多个H型钢立柱(8)和多块圆弧肋板（9）；桁架单元（2）包括上弦杆（15），下弦杆（16），腹杆17，斜杆（18）和桁架端板（11）；第一托架单元（3）采用D型钢管的径向杆（30）和环向杆（31）；第二托架单元（4）包括矩形钢管（33）和焊接在矩形钢管（33）两端的D型封板（32）；由内到外设置有两圈稳定拉杆。本发明提供的支架体系在工厂完成单元制作，现场采用螺栓连接拼装成型，将精密加工任务在工程完成，不仅能够加快施工速度，降低建造成本，还能提高施工质量。

Description

一种预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架

所属技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，涉及一种太阳能聚光镜。

背景技术

经济迅速发展与环境污染日益加剧、能源需求日益剧增与化石能源日益枯竭是影响人类可持续发展的两大主要矛盾，寻找清洁可再生能源是解决上述两大矛盾的关键。太阳能作为一种绿色、环保及可再生能源，已逐渐被人们所使用。

热动力发电和太阳能光伏发电都是将太阳能转换为电能，均为太阳能利用的高新技术，构成太阳能利用工程学中的两大技术支柱。太阳能光伏发电是利用半导体材料光伏效应直接将太阳能转换为电能的一种发电形式，目前已经开发出硅、砷化镓等多种半导体光电池。太阳能热动力发电是将太阳能聚集起来产生高温热能，然后加热工作介质（水或熔盐）来驱动发电机发电，与光伏发电相比，太阳能热动力发电具有结构紧凑、效率高、运行成本低等优点。

太阳能热发电系统主要有三类：槽式太阳能热动力发电、塔式太阳能热动力发电和碟式太阳能热动力发电。碟式太阳能热发电的基本原理是利用旋转抛物面反射镜将入射阳光聚集在太阳能接收器上以收集较高温度的热能加热工质，驱动发电机组发电，或在焦点处直接放置太阳能斯特林发电装置发电。碟式太阳能热发电技术比槽式和塔式太阳能热发电技术较晚，但发展较快。碟式太阳能热发电系统的年平均效率是最高的，但是目前其仅处于原理机和示范样机的研究阶段，尚有大量的工作亟待开展。

目前碟式太阳能热发电技术尚处于发展初期，抛物面的聚光面积一般较小，因此一般在工程一次加工成型，现场直接安装使用。近年来虽然出现了直径10米以上的碟式太阳能聚光镜，但是由于尚处于样品试机阶段，因此钢结构支架一般在现场通过拼装单个构件来完成。随着碟式太阳热发电技术的快速发展，将会建造一批太阳能热发电场，此时所需要的钢结构支架将数以万计，此时如果还使用现场单件拼装的话，将会显著增加电场施工周期和建造成本。

发明内容

本发明的目的克服现有技术的上述不足，提供一种预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架。本发明的技术方案如下：

一种预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架，包括中心环（1），桁架单元（2），第一托架单元（3），第二托架单元（4）和稳定拉杆（5），其中，

所述的中心环（1）包括上圆环盖板（6），下圆环盖板（7），多个H型钢立柱(8)和多块圆弧肋板（9）；每根H型钢立柱的上端和下端分别焊接在上圆环盖板（6）和下圆环盖板（7）的外周上，并均匀分布，每根H型钢立柱外翼缘的上端和下端各通过螺栓连接一块桁架端板（11），用以连接桁架单元（2）；在上圆环盖板（6）的下方和下圆环盖板（7）的上方各焊接一圈圆弧肋板（9），每块圆弧肋板（9）的两端焊接在相邻的H型钢立柱腹板中间；

所述的桁架单元（2）包括上弦杆（15），下弦杆（16），腹杆17，斜杆（18）和桁架端板（11），其中，上弦杆（15），下弦杆（16）及腹杆17、斜杆（18）都采用矩形钢管，相互之间通过焊接；在上弦杆（15）和下弦杆（16）的远中心环端部各焊接一块矩形封板22；在上弦杆上分布的节点，用以与第一托架单元（3）和第二托架单元（4）螺栓连接，近中心环节点为T型节点一（19），远中心环节点为T型节点二（21），中间节点为H型节点(20)；每个节点包括均包括环向板（24）和径向板（25），环向板跟径向板与上弦杆（15）焊接；每个节点的块环向板（24）通过螺栓与第二托架单元（4）连接，每块径向板上通过螺栓第一托架单元（3）；在上弦杆（15）和下弦杆（16）的近中心环端均焊接有桁架端板（11），用以与H型钢立柱(8)螺栓连接；所述的桁架端板（11）包括矩形钢板（27）和三角形肋板（28），其中，三角形肋板有4块，分别跟上弦杆（15）和下弦杆（16）的四面及矩形钢板（27）焊接，在矩形钢板（27）的四角分布有4个螺栓，用以将桁架单元（2）固定连接到H型钢立柱和圆弧肋板（9）上；在下弦杆（16）两侧的中间及远中心环端部各焊接一块拉杆耳板（23），上有螺栓，用以跟稳定拉杆（5）连接；

所述的第一托架单元（3）采用D型钢管的径向杆（30）和环向杆（31），径向杆（30）与环向杆（31）中部相贯焊接，在每根环向杆（31）端部焊接一D型封板（32），其上有螺栓，用以跟桁架单元（2）节点的径向板（25）螺栓连接；

所述的第二托架单元（4）包括矩形钢管（33）和焊接在矩形钢管（33）两端的D型封板（32），D型封板（32）上有螺栓，用以跟桁架单元（2）节点上的环向板（24）螺栓连接；

由内到外设置有两圈稳定拉杆，内圈稳定拉杆连接在各个相邻的下弦杆（16）近中心环端部之间，外圈稳定拉杆连接在各个相邻的下弦杆（16）远中心环端部之间。

所述的预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架，其特征在于，每根稳定拉杆（5）包括矩形钢管（34）和焊接在矩形钢管(34)两端的矩形封板（35），在矩形封板（35）上焊接有拉杆耳板（23），其上有螺栓，用以跟桁架单元（2）的相应位置上的下弦杆（16）上的拉杆耳板（23）连接。

所述的预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架，在下圆环盖板（7）的三分点处还应当各焊接一个耳板支座(10)，用以使其与下部的其他结构通过螺栓固定。

本发明提供的支架体系在工厂完成单元制作，现场采用螺栓连接拼装成型，将精密加工任务在工程完成，不仅能够加快施工速度，降低建造成本，还能提高施工质量。

附图说明

图1为本发明总体轴测图；

图2为中心环总体轴测图；

图3为中心环俯视图；

图4为中心环仰视图；

图5为圆弧肋板焊接示意图；

图6为圆弧肋板示意图；

图7为耳板支座焊接示意图；

图8为桁架单元示意图；

图9为矩形封板示意图；

图10为T型节点一示意图；

图11为T型节点二示意图；

图12为H型节点示意图；

图13为桁架端板示意图；

图14为拉杆耳板示意图；

图15为托架单元一示意图；

图16为D型封板示意图；

图17为托架单元二示意图；

图18为稳定拉杆示意图；

图19为中心环与桁架单元连接示意图；

图20为托架单元一、托架单元二与桁架单元连接示意图；

图21为托架单元一、托架单元二与T型节点一连接示意图；

图22为托架单元一、托架单元二与T型节点二连接示意图；

图23为托架单元一、托架单元二与H型节点连接示意图；

图24为稳点拉杆连接示意图。

图中，1：中心环，2：桁架单元，3：托架单元一，4：托架单元二，5：稳定拉杆，6：上圆环盖板，7：下圆环盖板，8：H型钢立柱，9：圆弧肋板，10耳板支座，11：桁架端板，12：耳板，13：三角形肋板，14：螺栓，15：上弦杆，16：下弦杆，17：腹杆，18：斜杆，19：T型节点一，20：H型节点，21：T型节点二，22：矩形封板，23：拉杆耳板，24：环向板，25：径向板，26：螺栓，27：矩形钢板，28：三角形肋板，29：螺栓，30：径向杆，31：环向杆，32：D型封板，33：矩形钢管，34：矩形钢管，35：矩形封板

具体实施方式

如图1所示，预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架包括中心环1，桁架单元2，托架单元一3，托架单元二4，稳定拉杆5。其中，桁架单元有12个，托架单元一有12个，托架单元二有96个，稳定拉杆有24个。各组成部分之间通过螺栓连接，以达到完全装配化。

如图2～图4所示，中心环1包括上圆环盖板6，下圆环盖板7，H型钢立柱8，圆弧肋板9，耳板支座10。其中H型钢立柱有12根，圆弧肋板有24块，耳板支座有3个。12根H型钢立柱在上下圆环盖板的12分点上与之焊接，每根H型钢立柱外翼缘上下两端各螺栓连接一块桁架端板11，用以连接桁架单元2。每块圆弧肋板9跟相邻的H型钢立柱腹板中间焊接，并与盖板焊接，以达到抗剪的目的，如图5所示。下圆环盖板7的三分点处各焊接一个耳板支座10，用以与下部结构通过螺栓固定。如图7所示，耳板支座10包括两块耳板12，两块三角形肋板13，螺栓14。

如图8所示，桁架单元2包括上弦杆15，下弦杆16，腹杆17，斜杆18，T型节点一19，H型节点20，T型节点二21，桁架端板11。其中，腹杆17有4根。斜杆18有4根，长度根据几何形状确定。上下弦杆及腹杆、斜杆都采用矩形钢管，之间通过焊接连接。上下弦杆在远中心环端部各焊接一块矩形封板22，如图9所示。上弦杆上有5个节点，用以与托架单元一、托架单元二螺栓连接，近中心环节点为T型节点一19，远中心环节点为T型节点二21，中间3个节点为H型节点20。如图10～图12所示，每个节点包括环向板24，径向板25，螺栓26，环向板跟径向板与上弦杆15焊接。T型节点一19、T型节点二21包括一块环向板24，一块径向板25，3个螺栓26，区别是方向不同。H型节点20包括两块环向板24，一块径向板25，5个螺栓26。每块环向板24上有两个螺栓26，用以与托架单元二4连接，每块径向板上有1个螺栓26，用以与托架单元一3连接。上下弦杆的近中心环端各焊接一块桁架端板11，用以与H型钢立柱8螺栓连接。如图13所示，桁架端板11包括矩形钢板27，三角形肋板28，螺栓29，其中，三角形肋板有4块，分别跟上下弦杆的四面及矩形钢板27焊接，螺栓29有4个，分布于矩形钢板27的四角。如图14所示，下弦杆16两侧在中间跟远中心环各焊接一块拉杆耳板23，上有螺栓，用以跟稳定拉杆5连接。

如图15所示，托架单元一3包括径向杆30，环向杆31。其中，径向杆有4根，环向杆有5根。径向杆跟环向杆都采用D型钢管，以减少杆件弯曲时的集中应力。环向杆31根据几何尺寸确定弧度及弧长。径向杆30与环向杆31中部相贯焊接。如图16所示，在每根环向杆31端部焊接一D型封板32，其上有螺栓，用以跟桁架单元2节点的径向板25螺栓连接。

如图17所示，托架单元二4包括矩形钢管33，D型封板32。矩形钢管33两端各焊接一块D型封板32，D型封板32上有螺栓，用以跟桁架单元2节点上的环向板24螺栓连接。

如图18所示，稳定拉杆5包括矩形钢管34，矩形封板35，拉杆耳板23。矩形钢管34两端各焊接一块矩形封板35，矩形封板35上焊接一块拉杆耳板23，其上有螺栓，用以跟桁架单元2下弦杆16上的拉杆耳板23连接。稳定拉杆5根据桁架单元2下弦杆16之间的距离有两种尺寸，即一种是下弦杆16之间中心处的拉杆耳板23之间的连接，以及下弦杆16之间远中心环拉杆耳板23之间的连接。

结构组装时，首先将12个桁架单元2通过桁架端板11螺栓连接到中心环1的12根H型钢立柱8的上下两端，如图19所示。其次是桁架单元2与托架单元一3的连接，托架单元一3的5根环向杆31通过D型封板32与桁架单元2上对应的5个节点的径向板25螺栓连接。再次，桁架单元2上每个节点之间螺栓连接两根托架单元二3，即托架单元二3通过D型封板32与桁架单元2上对应节点的环向板24用螺栓连接，如图20～23所示。最后是稳定拉杆5的连接，稳定拉杆5通过拉杆耳板23与桁架单元2下弦杆16的拉杆耳板23螺栓连接，如图24所示，本结构由内到外有两圈共24根稳定拉杆，可以提高结构的整体稳定性。

Claims (3)

1.一种预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架，包括中心环（1），桁架单元（2），第一托架单元（3），第二托架单元（4）和稳定拉杆（5），其中，

所述的中心环（1）包括上圆环盖板（6），下圆环盖板（7），多个H型钢立柱(8)和多块圆弧肋板（9）；每根H型钢立柱的上端和下端分别焊接在上圆环盖板（6）和下圆环盖板（7）的外周上，并均匀分布，每根H型钢立柱外翼缘的上端和下端各通过螺栓连接一块桁架端板（11），用以连接桁架单元（2）；在上圆环盖板（6）的下方和下圆环盖板（7）的上方各焊接一圈圆弧肋板（9），每块圆弧肋板（9）的两端焊接在相邻的H型钢立柱腹板中间；

所述的桁架单元（2）包括上弦杆（15），下弦杆（16），腹杆17，斜杆（18）和桁架端板（11），其中，上弦杆（15），下弦杆（16）及腹杆17、斜杆（18）都采用矩形钢管，相互之间通过焊接；在上弦杆（15）和下弦杆（16）的远中心环端部各焊接一块矩形封板（22）；在上弦杆上分布的节点，用以与第一托架单元（3）和第二托架单元（4）螺栓连接，近中心环节点为T型节点一（19），远中心环节点为T型节点二（21），中间节点为H型节点(20)；每个节点包括均包括环向板（24）和径向板（25），环向板跟径向板与上弦杆（15）焊接；每个节点的环向板（24）通过螺栓与第二托架单元（4）连接，每块径向板上通过螺栓第一托架单元（3）；在上弦杆（15）和下弦杆（16）的近中心环端均焊接有桁架端板（11），用以与H型钢立柱(8)螺栓连接；所述的桁架端板（11）包括矩形钢板（27）和三角形肋板（28），其中，三角形肋板有4块，分别跟上弦杆（15）和下弦杆（16）的四面及矩形钢板（27）焊接，在矩形钢板（27）的四角分布有4个螺栓，用以将桁架单元（2）固定连接到H型钢立柱和圆弧肋板（9）上；在下弦杆（16）两侧的中间及远中心环端部各焊接一块拉杆耳板（23），上有螺栓，用以跟稳定拉杆（5）连接。

所述的第一托架单元（3）采用D型钢管的径向杆（30）和环向杆（31），径向杆（30）与环向杆（31）中部相贯焊接，在每根环向杆（31）端部焊接一D型封板（32），其上有螺栓，用以跟桁架单元（2）节点的径向板（25）螺栓连接；

所述的第二托架单元（4）包括矩形钢管（33）和焊接在矩形钢管（33）两端的D型封板（32），D型封板（32）上有螺栓，用以跟桁架单元（2）节点上的环向板（24）螺栓连接；

由内到外设置有两圈稳定拉杆，内圈稳定拉杆连接在各个相邻的下弦杆（16）近中心环端部之间，外圈稳定拉杆连接在各个相邻的下弦杆（16）远中心环端部之间。

2.根据权利要求1所述的预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架，其特征在于，每根稳定拉杆（5）包括矩形钢管（34）和焊接在矩形钢管(34)两端的矩形封板（35），在矩形封板（35）上焊接有拉杆耳板（23），其上有螺栓，用以跟桁架单元（2）的相应位置上的下弦杆（16）上的拉杆耳板（23）连接。

3.根据权利要求1所述的预制螺栓装配式太阳能聚光镜支架，其特征在于，在下圆环盖板（7）的三分点处各焊接一个耳板支座(10)，用以使其与下部的其他结构通过螺栓固定。

Images