CN105408700B - 用于集聚太阳能的聚光镜结构 - Google Patents

用于集聚太阳能的聚光镜结构 Download PDF

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Abstract

聚光镜结构包括钢筋混合土预制本体(12)，其包括细长形的板构件(14)，板构件(14)具有适于接纳反射层叠层(16)的前表面(14a)和后表面(14b)，用来转动板构件(14)的铰链轴形成在前表面和后表面之间。在后表面(14b)处敞开的一对同轴中空座(24)形成在本体(12)内的相应纵向间距开的位置处，以便与相应的球接头一起形成所述的铰链轴。所述本体(12)包括成形为配重附加物(18)的肋(20)，配重附加物在与前表面(14a)相对的那侧上，平行于铰链轴从板构件(14)的后表面(14b)延伸，从而将铰链轴带到本体(12)的重心位置内。

Description

用于集聚太阳能的聚光镜结构
技术领域
本发明总的涉及用于发电或热量积聚的装置，该装置使用太阳辐照作为能源。这些装置以其自身公知的方式包括多个镜子，镜子允许太阳能辐照朝向预定的接收区域集聚。
背景技术
众所周知，太阳辐照发电的成本主要是来源于装置本身和其部件的制造成本。因此，为了以低成本获得能量，关键的是要压低这些装置的制造成本。尤其是在大型装置中，便利的做法是尽可能多地限制聚光镜的制造、安装和维护成本，聚光镜构成装置的主要元件。
具体来说，本发明涉及如附后权利要求1的主旨所定义类型的聚光镜的结构。
如此的结构通常可从US-5069540中得以了解，该专利描述了用于集聚太阳能的镜子，该种结构包括具有中空结构的细长的板构件，板构件在相对侧上由大致弧形的前和后表面界限。板构件与梁构件相连，梁构件较佳地具有管形的形状，其形成用于镜子转动的铰链轴，该铰链轴可插入在板构件的前表面和后表面之间。该镜子结构制造起来相当复杂，因此价格昂贵。
发明内容
本发明的主要目的是提供集光镜结构，该结构简单且制造成本不高，具有很长的寿命，需要的维护很低，允许减少镜子安装时间，从而与迄今所知装置需要的时间相比，最大程度地减少相关装置的制造时间，其中，相对于太阳引导镜子所需的转动需要相当小的力。
这些目的由具有所主张的特征的镜子结构来达到。
凭借以下的事实：镜子本体具有一对纵向间距开的同轴中空座，其用来接纳形成所述铰链轴的相应的支承球接头；所述本体包括大致肋形的配重附加物，其沿着与其前表面相对并平行于所述铰链轴的方向从板构件的后表面延伸，其目的是使铰链轴进入本体的重心位置内，这样就有可能制造具有简单结构的聚光镜，因此，使得制造成本低廉，其形状相当紧凑，于是，聚光镜可由卡车运载，镜子的尺寸落入马路运输所允许的形状之内。
此外，根据本发明的镜子结构可以简单方式且快捷地安装，不需要特殊的安装设备，或要求操作员具有特殊的技能，镜子需要很小力就可移动。
本发明的结构适合制作平的和弧形的镜子，尤其是，本发明结构适合制作所谓的“跟踪”型的抛物线型镜子，即，具有自动受控运动的聚光镜，以在其显现的运动过程中允许太阳可被跟踪。
根据两个不同的结构布置，该结构可用来制作镜子系统。根据第一个结构布置，每个镜子支承相应的接收器管，接收器管布置在镜子的几何焦点处，接收器管与镜子一体地转动以跟踪太阳显现的运动。根据第二个结构布置，两个或更多个镜子可操作地与单个固定的接受器官相连，太阳光线可集中在管子上。从几何光学的观点来看，该第二个结构布置不是最佳的，因为反射的光线不能以完全精确的方式聚焦在固定的接受器管上，于是，通过多个镜子将反射光线集中在单个固定的接收器管上的问题没有正确的解决方案。然而，由于聚焦误差很小，在实践中该方案还是有效的和生效的。事实上，尽管存在着如下事实：所有太阳光线不是正确地汇聚在单一直线上(如果接收器管布置在镜子几何焦点上，并随镜子一体转动，则可发生上述情形)，但太阳光线可集中在宽度非常小的接收器管表面的条带上(根据太阳的定向，宽度会变化)，接收器管又具有非零的宽度。因此，通过使用这样的结构布置，其中，光线会聚在其上的面积小于接收器管的工作面积，那么，镜子反射的光线完全或几乎完全地被引导到接收器管，其优点在于，在镜子伸展条件相同的情况下，反射光线的集中比例可比每个镜子用单一接收器管的情形增大。
根据本发明的第一个有利方面，肋从板构件的后表面延伸，它可设置有细长的压载配重。这样，可制作附加物，以便具有相对紧凑的形状，从而便于多个结构在具有普通尺寸的卡车上进行运输。
根据本发明另一个有利的方面，所述成对的同轴座中的每个座具有半圆形的底部表面，准备通过偶联让相应的支承构件啮合在座内。通过简单地将支承构件偶联到相应的座内，座的该种形状便使得组装操作变得既快又实际，于是便于结构的安装。
附图说明
参照附图，从以下借助于非限制性实例给出的详细描述中，本发明的进一步特征和优点将会变得更加清晰，附图中：
图1是太阳能装置一部分的示意侧视图，该装置包括一系列根据本发明的结构，
图2是从图1的箭头II那侧观看的根据本发明结构的后立面图，
图3a和3b是类似的侧视示意立面图，示出根据本发明结构的两个不同的操作位置，
图4是不完全的局部剖切的侧视立面图，示出本发明结构的支承构件，
图5是沿着图4中直线V-V剖切的后视立面图，
图6是不完全的局部剖切的侧视立面图，示出本发明结构上反射层的涂覆模式，
图7是本发明结构的支承构件放大的侧视立面图，其处于组装好的构造，用图4中的箭头VII表示，
图8是沿着图7中的直线VIII-VIII剖切的后视立面图，
图9是图7支承元件的放大和分解图，
图10是沿着图9中的直线X-X剖切的后视立面图，以及
图11a和11b是类似于图3a和3b的两个视图，示出本发明结构改型的两个不同的操作位置，其包括用于每个接收器管的多个镜子。
具体实施方式
首先参照图1，用于从太阳辐照来发电或热量集聚的装置10包括多个传统的或预应力钢筋混凝土的预制本体，它们彼此相同且通常按照一个或多个阵列进行布置，每个阵列允许形成可移动的集光镜。
每个预制本体12包括具有细长形状的板构件14，细长形状通常为平面图中的矩形，其横截面可以是平的或弧形的，通常具有抛物线的形状。
反射的层叠层16与每个镜子12的板构件14相连，以使入射的太阳辐照R朝向导管C反射，待要加热的流体在该导管C内流动。
根据特别显示在图1、3a和3b中的本发明的第一改型，导管C，即所谓的“接收器管”，固定在相应的镜子12上对应于镜子12几何焦点的位置内，这样，当跟踪太阳显现的运动时，导管C与相应的镜子一起转动。
根据图11a和11b中显示的另一改型，导管C与多个镜子12可操作地相连。在该情形中，导管C或“接收器管”安装在相对于地面的固定的位置中，与其相连的各个镜子12的运动以如此的方式受控，使得由镜子反射的太阳光线集中在导管C上。尽管通常不可能准确地集中同时从多个镜子12反射出的光线，然而镜子在一直线上转动，于是可控制各个镜子12而将反射的太阳辐照集中在导管C表面上的带形区域上，该区域的宽度小于如此导管的直径或厚度，其优点在于，对于给定尺寸的镜子12，可提高太阳光线集中在导管C上的集中比例。
在安装状态下和在使用相关镜子过程中，由于太阳瞬时位置的缘故，每个预制的本体12以自身公知的方式经受自动受控的运动。
在图中所示的最经常的情形中，其中，本体12的板构件14具有弧形的形状，通常为抛物线形，板构件由与反射层16关联的大致凹形前表面14a界限，并还由相对的和凸出的后表面14b界限。
层叠的反射层16可通过涂层来形成，涂层含有反射颜料，颜料喷涂在本体12的表面14a上，层叠的反射层16或可通过一个或多个反射板片来形成，例如是铝板片或聚合物反射材料的板片，将它们重叠在表面14a上。
如果反射层16是由单片反射板片组成，那么，它可以通过粘结材料连接到本体12的前表面14a，或可在形成本体12之时将它纳入到前表面14a内。如此的单片反射板片可方便地设置有涂覆在其外侧上的透明保护膜。
作为一种替代方案，反射层16以可移去的方式施加在前表面14a上。为此，本体1沿着其轴向侧具有突出部15，其构成用于层叠层16对应边缘的搁靠凸台。方便的是，突出部15具有底切形状，用以固定住层叠层16的相应边缘，同时，层叠层16的相对侧用一系列夹子17固定在本体12的另一侧，每个夹子包括螺钉紧固构件，构件的一端搁置抵靠构件14后表面14b的区域。
每个预制本体12还包括具有配重功能的附加物18，其基本上成形为肋20，肋20沿着平行于本体12一般轴线的方向相对于板构件14的后表面14b中心地布置，并面向与前表面14a相对的那侧。
具体来说，肋20具有刚性地连接到后表面14b的侧腹，其长度最好略小于板构件14的长度，于是，一对空间形成在肋20的各个轴向端和构件14的对应端部之间。此外，肋20在其与板构件14相对的那端处可设置有压载配重22，配重22的横截面相对于肋20的横截面放大。
较佳地，附加物18与预制本体12制成一体，其与板构件14一起单次浇铸形成。
在实际的实施情形中，板构件14的长度在6和15m之间，较佳地约为12m，其宽度在2和6m之间，较佳地约为3m。板构件14的矩形形状具有上述的尺寸，该矩形形状允许最佳地开拓运输卡车平车板的运载能力，并遵从马路运输所允许的形状。
方便的是，附加物18在每个本体12的后表面14b上延伸一定的长度，该长度大致为板构件14的弦的1/6和1/4之间，即，如此板构件14前表面14a的两个相对侧之间的距离。
在肋20的轴向端部和板14对应端部之间的空间中，形成相应的中空座24，用来定位本体12的支承构件30。这些座24沿着预制本体12轴向地间距开，座24允许与相应的球接头(下面将更详细地描述)一起形成本体12的铰链轴，本体可围绕该铰链轴相对于支承构件30转动。尤其是，该铰链轴布置在本体12的重心位置处，介于板构件14的前和后表面14a、14b之间。
方便的是，每个中空座24具有底部半圆形的表面。每个预制本体12的两个座24还具有关于垂直于本体12大致平面的中心轴线的非对称形状，但关于例如相对于所述垂直轴线大约为45°的倾斜轴线呈对称，视本体12是其一部分的装置10的所处位置的活动范围而定。
每个座24用来接纳铰接接头28，该接头由固定在相应基础32上的支承构件30支承，相应基础32通过本身公知类型的锚固件形成在镜子结构的搁置平面上。较佳地，每个支承构件30包括一对腿31，它们根据分叉的或V形的构造布置，每个腿方便地由直线的外形部分构成，例如是金属的且具有U形的横截面。
每个头26由具有半圆形形状的壳体部分34构成，一对平行的凸缘36从壳体部分延伸出来，壳体部分设置有同轴的孔38。将销子40插入到如此的孔38内，销子40与球接头42、44同轴地布置，销子通过板48上的直立件46借助于螺钉/螺母-螺钉偶联方式固定，所述板48连接在每个支承构件30的顶点处。
此外，在两个座24之间但相对于铰链轴偏移的中间位置处，本体12设置有啮合的形式(图中未详细地示出)，以允许形成线性致动器50第一端的铰接连接。借助于致动器50遥控的伸展或收缩，本体12可根据太阳位置合适地定向。致动器50的第二端铰接地连接到基础52，该基础52形成在镜子结构的搁置平面上。
诸如液压缸那样的流体致动器，或设置有齿条/蜗杆类型的移动装置的致动器，可被用作为致动器50。后一种致动器类型便于每个集光镜的本体12实现精细的位置调整。
一旦预制本体12安装在已经固定在相应基础32上的一对支承构件30上，就足以提升本体12并以如下方式定位本体，使得两个支承构件30的头部26啮合本体12的相应座24。这样，实现座24和球接头28相应头部26之间的偶联，由于头部26外表面和座24内表面之间的摩擦力，该偶联是稳定的，无需在头部26和座24之间使用任何固定构件。
此外，由于球接头42、44的存在，可补偿座之间小的对齐误差，确保正确的运动学转动操作，执行预制构件不需要过度的精度。
借助于以下的事实：只需要将支承本体的头部26啮合到每个预制本体12的座24内，该方案允许预制本体12在相应支承构件30上的安装既简单又快捷。
在本体12安装在其支承构件30上之后，便可进行相关移动的致动器50的安装。
这样，在安装步骤期间，通过使用简单的提升吊车，便能够以极其简单和快捷方式安装装置12的集光镜，这有利于降低装置10安装的总体成本。

Claims (14)

1.包括钢筋混合土预制本体(12)的聚光镜结构，其包括细长的板构件(14)，所述板构件(14)具有适于接纳反射层叠层(16)的前表面(14a)和与所述前表面(14a)相对的后表面(14b)，所述板构件(14)可围绕纵向铰链轴转动，
其特征在于，所述预制本体(12)具有一对纵向间距开的同轴中空座(24)，其用于接纳形成所述铰链轴的相应的支承球接头(42、44)，所述预制本体(12)包括配重附加物(18)，所述配重附加物成形为沿着与其前表面(14a)相对的且平行于所述铰链轴的方向从所述板构件(14)的后表面(14b)延伸的肋，其目的在于将铰链轴带入到所述预制本体(12)的重心位置内，所述配重附加物(18)与所述板构件(14)做成一体。
2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述配重附加物(18)能够设有细长的压载配重(22)。
3.如权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述配重附加物(18)从所述板构件(14)的后表面(14b)延伸一定的长度，该长度为所述板构件(14)的弦的1/6和1/4之间。
4.如权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述成对的同轴中空座的每个中空座(24)是中空的。
5.如权利要求1或2所述的结构，其特征在于，每个所述中空座(24)形成在介于所述板构件(14)的一端和所述配重附加物(18)的轴向端之间的区域处。
6.如权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述预制本体(12)设置在介于所述中空座(24)之间并相对于所述铰链轴偏置的位置处，形成铰接地啮合线性致动器(50)的第一端的构件，以控制所述预制本体(12)围绕所述铰链轴的定向，所述致动器(50)的第二端铰接地连接到相应的第一基础(52)。
7.如权利要求4所述的结构，其特征在于，每个所述中空座(24)适于接纳铰接接头(28)的头部(26)，所述铰接接头(28)由固定在其第二基础(32)上的相应支承构件(30)支承。
8.如权利要求7所述的结构，其特征在于，每个支承构件(30)包括一对根据V形构造布置的腿(31)，每个腿由金属型材部段构成。
9.如权利要求7所述的结构，其特征在于，每个头部(26)借助于球接头(42、44)可摆动地安装，所述球接头(42、44)由相应的支承构件(30)支承。
10.如权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述反射层叠层(16)通过粘结材料连接到所述板构件(14)的前表面(14a)，或它在形成预制本体(12)时纳入到所述前表面(14a)内。
11.如权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述反射层叠层(16)可移去地施加到所述前表面(14a)，所述板构件(14)沿着其轴向侧设置有突出部(15)，所述突出部形成用于固定所述反射层叠层(16)对应侧的凸台，所述反射层叠层(16)的相对侧通过一系列可移去的夹子构件(17)固定在所述板构件(14)的另一侧。
12.如权利要求10所述的结构，其特征在于，所述反射层叠层(16)包括一系列重叠的且分离开的反射板片，由此，通过移除最外面板片，便可定期地更新其反射表面。
13.如权利要求10所述的结构，其特征在于，所述反射层叠层(16)包括仅一个邻近于板构件(14)的所述前表面(14a)布置的反射板片，以及施加在所述反射板片上的透明保护膜。
14.用于从太阳辐照中发电的装置，其特征在于，它包括多个如权利要求1至13中任一项所述的聚光镜结构。
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