CN106483645A - 一种槽式太阳能集热器反射镜组及其成型工艺 - Google Patents

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孙世君
于孔菲
韩东
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Abstract

本发明公开一种槽式太阳能聚光器反射镜组及其成型工艺，其由支撑翅膀、构架方管、U型卡、镜面不锈钢板、回转轴、反射镜安装长轴、压条构成，首先用激光切一次加工出抛物面成型面即支撑翅膀与压条，再将反射镜安装长轴与支撑翅膀结构螺栓连接好，再将构架方管卡入安装槽中焊接完成成型面结构，最后将镜面不锈钢板铺设在支撑翅膀上，用U型卡夹紧压条，固定在构架方管上，将回转轴与反射镜安装长轴螺栓连接完成整个槽式太阳能聚光器反射镜组的安装制作。本发明具有加工低成本，快速拼装式、性价比高，不易变形的优点。

Description

一种槽式太阳能集热器反射镜组及其成型工艺
技术领域
本发明属于新能源领域，涉及一种集热器的反射镜，具体涉及一种槽式太阳能集热器反射镜组及其成型工艺。
背景技术
太阳能作为取之不尽，用之不竭的可再生能源，具有高效、清洁等特点，在全世界得到了广泛应用，聚光器技术是太阳能开发利用的一种主要方式，其中槽式太阳能聚光器技术是当前最具商业化前景的聚热光热技术。
现有的槽式太阳能聚光器主要是由抛物面反射镜片、镜片安装支架、支柱、集热管、驱动跟踪系统这五大部分组成，其中集热管和抛物面反射镜的集热效率直接影响聚光器的热利用效率。目前现有的槽式太阳能集热器的反射镜材质通常选用的是超白玻璃，制作工艺是采用钢化炉热弯成型工艺和镀膜工艺，整个生产制造过程需要配备专业的设备、模具和技术人员，因此价格较贵，后期安装过程中四点定位的钢化反射镜需要人工对焦调试，安装过程复杂，受天气状况影响严重。为解决以上问题，许多研究人员选用其他反光材料代替超白玻璃，例如铝塑板或薄平面镜，成型工艺则是将反光材料剪裁成小条粘结在其他抛物面成型衬板上或用铆钉（或者是沉头螺钉）直接接触镜面安装，这些方法存在的问题是不能形成明亮的聚焦光斑，聚光效果差，安装工作量大，增加了人工成本。基于以上原因，目前市场上的槽式太阳能聚光器存在的问题是制作成本高，反射率低，聚光效果差。
因此有必要研究出一种制造成本低，性价比高，便于安装维护的槽式聚光器反射镜组。
发明内容
为解决槽式太阳能聚光器存在的问题，本发明提出一种槽式太阳能集热器反射镜组及其成型工艺，其设计合理，安装维护方便。
为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种槽式太阳能集热器反射镜组，其包括：支撑翅膀（1）、构架方管（2）、U型卡（3）、镜面不锈钢板（4）、回转轴（5）、反射镜安装长轴（6）、压条（7），其中，
所述支撑翅膀（1）和压条（7）组成支撑翅膀结构，支撑翅膀（1）作为反射镜组成型工艺的关键技术，利用先进的激光切技术直接加工出高精度的支撑翅膀上端面，即反射镜组抛物面成型面，此加工方法不仅节省了铸塑工艺中所需模具与专用机床等的额外成本，同时提高了反射镜面的成型精度；
所述构架方管（2）放在支撑翅膀（1）上下槽口中，确定尺寸后焊接牢固，构架方管（2）与支撑翅膀（1）组成抛物面成型面；
所述U型卡（3）是特制U型卡结构，起固定作用，其作用是将镜面不锈钢板（4）固定在支撑翅膀（1）和压条（7）中间，避免了直接接触造成的镜面凹凸不平致使镜面漫反射或光斑变形不规整的情况，保证了聚光器聚光效率；
所述镜面不锈钢板（4）是反射镜组中又一关键选择，目前广泛使用的槽式太阳能聚光器的抛物面反射镜是采用超白玻璃经过专用的钢化炉热弯成型技术制作成型，反射镜面的反射率受诸多方面因素的影响，如所购买的超白玻璃等级是否达标，热弯钢化工艺，模具精度，后期镀膜材质及工艺等等都影响反射镜抛物面的成型和反射率，现有改进方案是选用其他材质钢板，例如铝塑板或薄平面镜等，但这些不能形成明亮的聚焦光斑，不能达到良好的聚光效果，本发明中所述的镜面不锈钢板（4）选用的是8K镜面不锈钢板，其是由普通不锈钢板一面经过抛光或者研磨技术制作，能够形成光亮的聚焦光斑，反射效率高，由于目前市场上的钢材价格较便宜，故此种镜面不锈钢板价格也相对低廉；
所述回转轴（5）的设计是用机械设计专业软件计算出整体结构重心，再将回转中心和反射镜组的重心重合，提高结构强度，保证选用较小力矩输入机构，降低整个驱动成本；
所述反射镜安装长轴（6）是由一根通长的结构钢管焊接若干个与支撑翅膀结构连接的安装板构成，所述的安装板上加工有凸台卡与支撑翅膀端面限位配合，使安装支撑翅膀结构时无需制作安装工装，装配起来简单、方便；
所述压条（7）与支撑翅膀（1）是一次加工成型，不仅保证了配合精度，更节省了加工成本。
本发明的槽式抛物面太阳能聚光器反射镜组可单独作为一个反射镜单元，把多个此种反射镜组首尾相连即可组成一个大的镜场。
本发明还提供一种槽式太阳能集热器反射镜组的成型工艺，包括以下步骤：
步骤1：支撑翅膀结构的安装
将支撑翅膀（1）安装在反射镜安装长轴（6）上，对正卡口，用螺栓将两件连接，再将构架方管（2）放在支撑翅膀（1）上下槽口中，确定尺寸后焊接牢固，将按照预定尺寸截剪的8K镜面不锈钢板（4）铺设在多个支撑翅膀（1）与构架方管（2）组成的抛物面成型面上，自然弯曲形成整个反射抛物镜面，最后将压条（7）用特制的U型卡（3）把镜面不锈钢板（4）固定在构架方管（2）上。
步骤2：回转轴的安装
将回转轴（5）与反射镜安装长轴（6）端板用螺栓连接上，回转轴（5）用专业软件计算好重心设计制作，其计算重心时将吸热组件、支架结构及导热介质重量都计算在内。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
1.所有结构件的制作都是用最简单的加工方法制作，成型工艺简单，加工制作成本低；
2.拼装时无须借助工装，快速拼装，后期调试维护便捷；
3.镜面不锈钢板代替热弯钢化反射镜片，降低了材料和安装调试成本，不易变形；
4.镜面不锈钢板的反射率比其他材质的反射率高；
5.整个安装过程简单，快捷，结构紧凑，抗扭能力强。
附图说明
图1：一种槽式太阳能集热器反射镜组的结构示意图；
图2：为本发明的支撑翅膀结构示意图；
图3：为本发明的压条与U型卡结构示意图。
图中：1支撑翅膀；2构架方管；3U型卡；4镜面不锈钢板；5回转轴；6反射镜安装长轴；7压条。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
如图1、图2、图3所示，一种槽式太阳能集热器反射镜组及其成型工艺的具体实施方案为：
现以2.5米开口的槽式太阳能聚光器反射镜为例说明本发明。
选用一根4米长的无缝钢管在两端焊接轴连接端板，在已划好位置处焊接支撑翅膀（1）的连接端板，完成反射镜安装轴（6）的制作，将用6mm厚钢板制作的支撑翅膀（1）与反射镜安装长轴（6）用螺栓连接，将两件的凸台卡口处配合好，以保证整个反射镜组的尺寸，再将20*20*2构架方管（2）截成预定尺寸，钻出与U型卡(3)配合的连接孔，放在支撑翅膀(1)的槽口中焊接牢固，此时成型抛物面板制作完成。
镜面不锈钢板（4）优选的是0.8～1mm厚度的8K镜面不锈钢板，此厚度的钢板可保证成型的抛物面是自然弯曲成型，反射率高，耐候性好，抗风载荷变形小，而且市面上较常见，容易购买，价格便宜。
将8k镜面不朽钢板（4）两头折弯20mm，加强刚度，铺设在支撑翅膀（1）上，再用M6螺杆制作的U型卡（3）将镜面不锈钢板（4）固定在压条（7）与支撑翅膀（1）形成的槽孔中，U型卡（3）用螺栓与构架方管（2）连接牢固。以上做好调整后，最后将回转轴（5）与反射镜安装长轴（6）用螺栓连接牢固，完成整个槽式太阳能反射镜组的组装。

Claims (2)

1.一种槽式太阳能集热器反射镜组及其成型工艺，其特征在于，包括：支撑翅膀（1）、构架方
管（2）、U型卡（3）、镜面不锈钢板（4）、回转轴（5）、反射镜安装长轴（6）、压条（7），其中，
所述支撑翅膀（1）和压条（7）组成支撑翅膀结构，支撑翅膀（1）作为反射镜组成型工艺的关键技术，利用先进的激光切技术直接加工出高精度的支撑翅膀上端面，即反射镜组抛物面成型面；
所述构架方管（2）放在支撑翅膀（1）上下槽口中，确定尺寸后焊接牢固，构架方管（2）与支撑翅膀（1）组成抛物面成型面；
所述U型卡（3）是特制U型卡结构，起固定作用，其作用是将镜面不锈钢板（4）固定在支撑翅膀（1）和压条（7）中间，避免了直接接触造成的镜面凹凸不平致使镜面漫反射或光斑变形不规整的情况，保证了聚光器聚光效率；
所述镜面不锈钢板（4）选用的是8K镜面不锈钢板，其是由普通不锈钢板一面经过抛光或者研磨技术制作，能够形成光亮的聚焦光斑，反射效率高；
所述回转轴（5）的设计是用机械设计专业软件计算出整体结构重心，再将回转中心和反射镜组的重心重合，提高结构强度，保证选用较小力矩输入机构，降低整个驱动成本；
所述反射镜安装长轴（6）是由一根通长的结构钢管焊接若干个与支撑翅膀结构连接的安装板构成，所述的安装板上加工有凸台卡与支撑翅膀端面限位配合，使安装支撑翅膀结构时无需制作安装工装，装配起来简单、方便；
所述压条（7）与支撑翅膀（1）是一次加工成型，不仅保证了配合精度，更节省了加工成本。
2.一种槽式太阳能集热器反射镜组及其成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：支撑翅膀结构的安装
将支撑翅膀（1）安装在反射镜安装长轴（6）上，对正卡口，用螺栓将两件连接，再将构架方管（2）放在支撑翅膀（1）上下槽口中，确定尺寸后焊接牢固，将按照预定尺寸截剪的8K镜面不锈钢板（4）铺设在多个支撑翅膀（1）与构架方管（2）组成的抛物面成型面上，自然弯曲形成整个反射抛物镜面，最后将压条（7）用特制的U型卡（3）把镜面不锈钢板（4）固定在构架方管（2）上；
步骤2：回转轴的安装
将回转轴（5）与反射镜安装长轴（6）端板用螺栓连接上，回转轴（5）用专业软件计算好重心设计制作，其计算重心时将吸热组件、支架结构及导热介质重量都计算在内。
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