CN104819580A - 一种基于变截面梁的槽式太阳能聚光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于变截面梁的槽式太阳能聚光器，包括矩形空间桁架（1）、悬臂梁（2）和反射镜组（8），采用变截面梁结构的矩形空间桁架（1）的两端面分别通过螺栓与半圆形连接框（3）固定相连，半圆形连接框（3）活动安装在支撑体（4）上且能够相对于其下方的支撑体（4）转动；半圆形连接框（3）通过端板（9）和销轮（10）固定相连，销轮（10）与半圆形连接框（3）同心安装且销轮（10）的外侧设有与其啮合相连的外齿轮（11），当外部电机带动外齿轮（11）旋转时，销轮（10）绕其圆心转动并进而带动半圆形连接框（3）转动使得该聚光器能够跟踪太阳。本发明易于安装调试，聚光效率高且系统成本低，适宜推广使用。

Description

一种基于变截面梁的槽式太阳能聚光器
技术领域
 本发明涉及槽式太阳能热发电系统，具体地说是一种在保证槽式太阳能聚光器弯矩刚度和扭矩刚度的前提下减少聚光器重量并降低投资成本的基于变截面梁的槽式太阳能聚光器。
背景技术
槽式太阳能聚光器是槽式太阳能热发电系统的重要部件，由抛物面反光镜、支架结构、驱动装置等组成。多个聚光器单元串联或并联组装，可实现大规模太阳能利用。在槽式太阳能热发电系统中，聚光器约占系统总成本的30%，降低聚光器成本的有效方式之一是减少结构用钢量。然而减少聚光器重量会弱化其刚度，由于风载荷和重力载荷的作用，其变形量增加，从而影响聚光器效率。采用合理的聚光器结构可增加系统刚度和强度，减小反射镜面变形，提高聚光效率，同时可减小控制系统难度，提高跟踪精度，并合理控制系统成本。现有的槽式太阳能聚光器的结构主要分为两种。一种是扭矩管式槽式太阳能聚光器，即其支撑结构采用扭矩管，用来传递扭矩和支撑反光镜，这种结构的缺点是生产和安装成本较高。另外一种是扭矩盒式槽式太阳能聚光器，采用矩形扭矩盒支撑结构，扭矩盒两侧安装了用于固定抛物面反光镜的支撑臂，该空间桁架结构可实现现场安装和固定，简化了加工过程，降低了加工成本，相比扭矩管式槽式太阳能聚光器，具有良好的扭矩刚度和弯曲刚度。尽管槽式太阳能热发电系统应用较为广泛，但其投资成本仍高居不下。
因此合理地设计槽式太阳能聚光器结构以降低系统成本并提高聚光效率仍显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的是针对现有的扭矩盒式槽式太阳能聚光器存在的问题，提供一种能够提高聚光精度、降低系统重量并易于安装的具有变截面梁结构的扭矩盒式基于变截面梁的槽式太阳能聚光器。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种基于变截面梁的槽式太阳能聚光器，包括矩形空间桁架、悬臂梁和反射镜组，其特征在于：采用变截面梁结构的矩形空间桁架的两端面分别通过螺栓与半圆形连接框固定相连，半圆形连接框活动安装在支撑体上且半圆形连接框能够相对于其下方的支撑体转动；所述的半圆形连接框通过端板和销轮固定相连，销轮与半圆形连接框同心安装且销轮的外侧设有与其啮合相连的外齿轮，当外部电机带动外齿轮旋转时，与外齿轮啮合的销轮绕其圆心转动并进而带动半圆形连接框转动使得该聚光器能够跟踪太阳。
所述的悬臂梁对称安装在矩形空间桁架的两侧，且反射镜组通过镜面支撑载体与悬臂梁进行连接；通过外部电机带动外齿轮旋转使得销轮绕其圆心转动并进而带动半圆形连接框转动使得反射镜组能够跟踪太阳。
所述的支撑体上设有半圆形滑轨，使得半圆形连接框通过滚子与半圆形滑轨形成滚动轴承式的转动连接结构。
所述滚子的的形状为圆柱形。
所述矩形空间桁架的梁截面尺寸由两端向中心逐渐减小。
所述的矩形空间桁架和悬臂梁分别采用不同截面尺寸的型钢焊接而成。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明通过采用半圆形连接框、半圆形滑轨、滚子、端板、销轮、外齿轮和外部电机组成的太阳能聚光器驱动转动系统，使得变截面梁结构的矩形空间桁架上的反射镜面能够实现对太阳的聚光跟踪；上述结构在提高聚光器聚光精度的同时，降低了系统控制的难度并减小了系统的建设成本，具有结构简单、成本低、安装调试方便和易于控制的特点，适宜推广使用。
附图说明
附图1为本发明的太阳能聚光器的结构示意图；
附图2为本发明的太阳能聚光器的扭矩盒矩形空间桁架示意图；
附图3为本发明的太阳能聚光器的悬臂梁结构示意图；
附图4为本发明的太阳能聚光器的支撑转动系统结构示意图；
附图5为本发明的太阳能聚光器的驱动机构结构示意图；
附图6为本发明的太阳能聚光器的变截面矩形空间桁架结构示意图。
其中：1—矩形空间桁架；2—悬臂梁；3—半圆形连接框；4—支撑体；5—半圆形滑轨；6—滚子；7—镜面支撑载体；8—反射镜组；9—端板；10—销轮；11—外齿轮。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-6所示：一种基于变截面梁的槽式太阳能聚光器，包括安装于由型钢焊接而成的镜面支撑载体7上的反射镜面8，反射镜面8的面型为抛物面型式，且反射镜面8的面型与镜面支撑载体7的面型一致以保证反射镜面8的安装精度；在镜面支撑体7的下方与其相焊接的是型钢悬臂梁2，悬臂梁2对称安装于矩形空间桁架1的两侧，矩形空间桁架1和悬臂梁2分别采用不同截面尺寸的型钢焊接而成且采用变截面梁结构的矩形空间桁架1的梁截面尺寸由两端向中心逐渐减小，从而形成两端截面尺寸大，中间截面尺寸小的基于变截面梁的槽式太阳能聚光器。由图5可知：矩形空间桁架1的第1段内的型钢截面尺寸大于等于第2段内的型钢截面尺寸，第2段内的型钢截面尺寸大于等于第3段内的型钢截面尺寸，以此类推，第8段内的型钢截面尺寸最小。矩形空间桁架1的两端面分别通过螺栓与相同的半圆形连接框3固定相连，半圆形连接框3活动安装在支撑体4上且半圆形连接框3能够相对于其下方的支撑体4转动，具体来说，在支撑体4上设有半圆形滑轨5，半圆形连接框3通过圆柱形的滚子6与半圆形滑轨5形成滚动轴承式的转动连接结构使得具有相同圆心的半圆形连接框3和半圆形滑轨5能够相对转动，从而实现聚光器对太阳进行聚光跟踪；在驱动机构上，该半圆形连接框3通过端板9和销轮10固定相连，销轮10与半圆形连接框3同心安装且销轮10的外侧设有与其啮合相连的外齿轮11，外齿轮11通过外部电机带动，当外部电机带动外齿轮11旋转时，与外齿轮11啮合的销轮10绕其圆心转动并进而带动半圆形连接框3转动，半圆形连接框3之间的矩形空间桁架1和矩形空间桁架1上的反射镜面8跟随半圆形连接框3的转动而转动，从而实现该聚光器的转动以跟踪太阳。
本发明通过采用半圆形连接框3、半圆形滑轨5、滚子6、端板7、销轮10、外齿轮11和外部电机组成的太阳能聚光器驱动转动系统，使得变截面梁结构的矩形空间桁架1上的反射镜面8能够实现对太阳的聚光跟踪；上述结构在提高聚光器聚光精度的同时，降低了系统控制的难度并减小了系统的建设成本，具有结构简单、成本低、安装调试方便和易于控制的特点，适宜推广使用。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种基于变截面梁的槽式太阳能聚光器，包括矩形空间桁架（1）、悬臂梁（2）和反射镜组（8），其特征在于：采用变截面梁结构的矩形空间桁架（1）的两端面分别通过螺栓与半圆形连接框（3）固定相连，半圆形连接框（3）活动安装在支撑体（4）上且半圆形连接框（3）能够相对于其下方的支撑体（4）转动；所述的半圆形连接框（3）通过端板（9）和销轮（10）固定相连，销轮（10）与半圆形连接框（3）同心安装且销轮（10）的外侧设有与其啮合相连的外齿轮（11），当外部电机带动外齿轮（11）旋转时，与外齿轮（11）啮合的销轮（10）绕其圆心转动并进而带动半圆形连接框（3）转动使得该聚光器能够跟踪太阳。
2.根据权利要求1所述的基于变截面梁的槽式太阳能聚光器，其特征在于：所述的悬臂梁（2）对称安装在矩形空间桁架（1）的两侧，且反射镜组（8）通过镜面支撑载体（7）与悬臂梁（2）进行连接；通过外部电机带动外齿轮（11）旋转使得销轮（10）绕其圆心转动并进而带动半圆形连接框（3）转动使得反射镜组（8）能够跟踪太阳。
3.根据权利要求1所述的基于变截面梁的槽式太阳能聚光器，其特征在于：所述的支撑体（4）上设有半圆形滑轨（5），使得半圆形连接框（3）通过滚子（6）与半圆形滑轨（5）形成滚动轴承式的转动连接结构。
4.根据权利要求1所述的基于变截面梁的槽式太阳能聚光器，其特征在于：所述滚子（6）的的形状为圆柱形。
5.根据权利要求1所述的基于变截面梁的槽式太阳能聚光器，其特征在于：所述矩形空间桁架（1）的梁截面尺寸由两端向中心逐渐减小。
6.根据权利要求1或5所述的基于变截面梁的槽式太阳能聚光器，其特征在于：所述的矩形空间桁架（1）和悬臂梁（2）分别采用不同截面尺寸的型钢焊接而成。
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