CN109780736A - 一种定日镜面型补偿机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种张紧式的定日镜面型补偿机构，所述补偿机构在传统定日镜主梁下方加装两根对称的绳索，每根所述绳索的一端通过端部固定器固定在主梁端部，另一端绕过一滑轮，并最终通过弹性单元和固定环固定在连接座上。本发明的张紧式定日镜面型补偿机构中，绳索与弹性单元串联，在定日镜水平角转动时提供一定的张紧力，以此来调整定日镜镜面的面型，达到在所有姿态下都获得最佳的光学性能。

Description

一种定日镜面型补偿机构

技术领域

本发明涉及太阳能热发电领域的定日镜结构部件，特别涉及一种定日镜的面型补偿机构。

背景技术

在经济不断发展的同时，能源日趋短缺，传统的不可再生能源日益枯竭，经济发展越来越受制于能源的开发利用，可再生能源的利用受到普遍关注，特别是太阳能利用更受世人的重视。

太阳能热发电是当前太阳能利用的一种主要方式。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为(1)塔式太阳能热发电；(2)槽式太阳能热发电；(3)碟式太阳能热发电。

在太阳能热发电领域，塔式太阳能热发电因具有高光热转换效率、高聚焦温度、控制系统安装调试简单、散热损失少等优势，将成为下一个可商业化运营的新型能源技术。

在塔式太阳能热发电领域，定日镜为塔式太阳能热发电系统的一个重要组成部分。如图1所示，定日镜将太阳光反射到吸热器上，对吸热工质进行加热，从而将光能转化为热能，进而驱动汽轮机发电。

对定日镜而言，为了实现更好的聚光效果，定日镜镜面往往带有一定的微小弧度。而此弧度受到定日镜重力影响较大。当定日镜处于不同的角度姿态时，由于重力产生的分力大小不同，导致定日镜镜面的弧度发生变化，影响聚光效果。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种张紧式定日镜面型补偿机构。

本发明的技术方案如下：

一种定日镜面型补偿机构，其包括设置在主梁下方的两组对称的绳索张紧机构，每组所述绳索张紧机构包括：

绳索，所述绳索为柔软的不可拉伸的线状结构，所述绳索的一端固定在主梁端部，所述绳索从主梁端部延伸出的一部分位于主梁的下方并且沿定日镜主梁方向设置；

弹性单元，其一端活动连接在连接座上；

滑轮，所述滑轮用于所述绳索的转向：所述绳索绕过所述滑轮后的另一部分的方向为从所述滑轮指向所述连接座上的所述弹性单元，并且所述绳索的另一端与所述弹性单元的另一端连接。

在优选的实施方式中，所述绳索与所述主梁的连接、所述绳索与所述弹性单元的连接、所述弹性单元与所述连接座的连接均是自由活动的。

在优选的实施方式中，所述绳索的两端分别通过端部固定器与所述主梁端部、所述弹性元件固定连接。

在优选的实施方式中，所述滑轮具有导向槽，所述滑轮的导向槽与所述主梁端部的所述端部固定器之间的连线与所述主梁的轴线平行，并且所述连线与所述主梁的轴向所在的平面与所述定日镜镜面垂直。

在优选的实施方式中，所述滑轮通过滑轮固定孔固定于所述主梁，并且所述滑轮能够沿所述滑轮固定孔的轴线相对所述主梁旋转。

在优选的实施方式中，所述滑轮旋转的轴线与所述绳索位于主梁下方的一部分的轴线同轴。

在优选的实施方式中，所述弹性单元的一端通过固定环与所述连接座活动连接。

本发明的定日镜补偿机构的改进点主要在：

在传统定日镜的主梁下方加装两根对称的绳索，每根绳索的一端通过端部固定器固定在主梁端部，另一端绕过一滑轮，并最终固定在活动设于连接座的弹性单元上。

所述滑轮用于绳索的转向，通过滑轮的所述绳索从定日镜主梁方向改变为指向连接座上的弹性单元，并通过端部固定器与弹性单元连接。

所述弹性单元的另一端通过固定环与连接座活动连接，使弹性单元产生的弹力方向与所述绳索的方向一致。

整个补偿机构由串联的绳索和弹性单元通过滑轮转向形成完整的力学传递结构。

本发明的补偿机构在绳索靠近连接座一端连接有弹性机构。如此设置，当定日镜水平角增大时，该弹性机构会被与之固定的绳索拉伸，产生弹力，弹力通过绳索与滑轮传导到主梁端部，在主梁两端下沿产生一个等大、对称的拉力，使主梁向反射镜后方产生一定的弯曲，以此来弥补随水平角增大而减小的重力分力产生的变形变化。

常规的塔式太阳能热发电所使用的定日镜虽然是平面镜，但是为了取得最佳的聚光效果，往往会带有一定微小的弧度。根据所需要的焦距不同，具体体现在镜面的高低差上，一般为2-10mm左右。而大部分定日镜的构件在水平状态下因重力产生的变形的大小一般在4-8mm，且由于定日镜的结构一般是在中部固定，上述提到的重力产生的变形往往呈现出两端下榻较大的形态。

由于定日镜聚焦的弧度非常微小，因此很小的变形误差就会导致很大的光斑变形，严重影响定日镜的聚光性能。当定日镜在工作时，水平角不断变化过程中，重力产生的变形量在最大值和0之间根据水平角的大小而变化，导致定日镜无法在所有姿态下都获得最佳的光学性能。

而通过本发明提供的补偿机构，可以在水平角增大、重力变形减小的同时，通过不断张紧的钢丝绳在主梁两端施加一组等大、反向的力，使定日镜产生一个两端下榻的变形。特别的，在定日镜水平角从小变大的过程中，重力变形不断减小，钢丝绳张紧产生的变形则不断增大，两个变形在矢量叠加后保持定日镜的整体变形基本不变。

附图说明

图1为塔式太阳能热发电系统的结构简图；

图2为传统定日镜的结构图；

图3为本发明实施例的两组绳索张紧机构的布置示意图；

图4为本发明实施例的两组绳索张紧机构中弹性单元的结构布置示意图；

图5为本发明实施例的绳索张紧机构的导向滑轮的结构示意图；

图6为本发明实施例的滑轮结构的主视图；

图7为本发明实施例的补偿机构进行面型调整的原理示意图一；

图8为本发明实施例的补偿机构进行面型调整的原理示意图二；

附图标记：

1.反射面；2.镜子支架；3.连接座；4.仰角驱动装置；5.方位转角驱动装置；6.立柱；7.滑轮；8.弹性单元；9.绳索；11.滑轮支架；12.滑轮固定孔；21.调整片；22.副梁；23.支梁；24.主梁；25.支撑块；31.固定环。

具体实施方式

为了更好地说明本发明，下面结合附图对本发明进行详细的说明。

实施例

如图1所示，塔式太阳能热电站通过驱动大量定日镜跟踪太阳光，使太阳光在位于吸热塔顶端的吸热器表面聚集，对吸热工质进行加热，使光能转换为热能，进而将热能转化为电能，实现太阳能热发电。

如图2所示，传统定日镜自下而上依次包括：立柱6、方位转角驱动装置5、连接座3、仰角驱动装置4、镜子支架2、以及反射面1；其中，

立柱6固定于地面，用于支撑整个定日镜；

方位转角驱动装置5固定设置于立柱6的远离地面的一端，用于调整定日镜反射面1的方位角；

连接座3的底部固定设置于方位转角驱动装置5之上，连接座3的顶部与镜子支架2连接；

仰角驱动装置4，与连接座连接，通过与连接座配合调节定日镜反射面1的仰角；

镜子支架2，设置于连接座3顶部，用于支撑反射面1；

反射面1，设置于镜子支架2上部，用于反射太阳光。

其中，镜子支架2包括调整片21、副梁22、支梁23、主梁24和支撑块25。

请参见图3所示，本实施例提供的一种张紧式定日镜面型补偿机构包括设置在主梁下方的两组对称的绳索张紧机构，每组绳索张紧机构包括：

绳索9，所述绳索为一种柔软的不可拉伸的线状结构；

滑轮7，所述滑轮7用于绳索9的转向；绳索9通过滑轮7后从沿定日镜主梁2的方向改变为指向连接座3上的弹性单元8，并与弹性单元8连接；

弹性单元8，所述弹性单元8的一端与绳索9连接，弹性单元8另一端与连接座3上的固定环31(请参见图4)连接。在本实施例中，所述弹性单元8为弹簧。

整个补偿机构由串联的绳索9和弹性单元8，通过滑轮7转向，形成完整的力学传递结构。如图3和图4所示，绳索9的一端通过端部固定器固定在主梁24的端部，另一端向主梁中部延伸并绕过滑轮7后改变方向继续向连接座3底部延伸，最后固定在弹性单元8的一端，弹性单元8的另一端与连接座底部的固定环31连接。

特别的，绳索9与主梁24的连接，绳索9与弹性单元8的连接，弹性单元8和固定环31的连接均应当是自由活动的，所述自由活动是指两者的连接处具有两个正交的转动自由度，实际上由于绳索是柔性的，绳索端部的固定方式没有严格意义上的限定。具体地，绳索9与主梁24的活动连接是通过将绳索的端部弯成环状，并将该环套在主梁24上的钩部上实现的；绳索9与弹性单元8的连接是通过将绳索9的端部完成环状，并套在弹性单元8端部的勾上实现的；弹性单元8与固定环31的活动连接是通过将弹性单元8的一端钩在固定环31上实现的。并且，使所述弹性单元8的一端与所述连接座3活动连接，能够使弹性单元8产生的弹力方向与所述绳索9的方向一致。

请参见图5、图6，滑轮7具有滑轮支架11，滑轮支架11通过滑轮固定孔12固定于所述主梁24，并且所述滑轮7能够沿所述滑轮固定孔12的轴线相对所述主梁24旋转。滑轮固定孔12所在的平面相对于滑轮支架11相平行的两表面之间是倾斜设置的，因此在图6的视角可见滑轮固定孔12。

当定日镜处于水平姿态(水平角0°)时，重力的方向与反射镜1法向完全平行，定日镜整体受到重力作用，变形后的反射镜1的面型与设计值最为接近，能够提供最理想的光斑。

当定日镜在追日过程中水平角不断加大时，重力在反射镜1法向的分量不断减小，导致反射镜1的面型偏离设计值。

本实施例通过在镜子支架2上加装张紧式补偿机构，在水平角加大时通过绳索9拉伸弹性单元8，由弹性单元8产生的弹力经由滑轮7传导到主梁24上，使镜子支架2产生一个向反射镜1反向弯曲的变形。此变形的方向与镜子支架2在重力下的变形方向相同，可以弥补随水平角增加而减小的重力分量产生的变形。

特别的，随着水平角加大，弹性单元8的进一步拉伸，弹力不断变大；而镜子支架2的重力变形随着水平角增大而不断减小。通过给弹性单元8设置合适的弹性系数，可以最大化的消除不同水平角姿态对反射镜1面型的影响，使其不论在何种水平角姿态下均获得较好的光斑。

如图7中所示，定日镜转轴A、弹性单元8与连接座3的连接处B和滑轮7的固定点C形成一个三角形，此三角形的两条边AB和AC的长度是固定的，当∠BAC随着定日镜水平角变化而变化时，BC边的长度发生相应的变化，也就是弹性单元8的拉伸运动。

当定日镜处于水平姿态时，弹性单元8处于自由收缩状态，绳索9上不产生张紧力。

如图8中所示，当定日镜从水平姿态逐渐运动至竖直姿态时，∠BAC随着水平角增大而增大，BC边变长，弹性单元8拉伸，逐渐增加绳索9上的张紧力。绳索9上的张紧力通过滑轮7传递到主梁24的两端，使定日镜整体产生一个两端下榻的变形趋势。

特别的，在定日镜水平角从小变大的过程中，重力变形不断减小，绳索9张紧产生的变形则不断增大，两个变形在矢量叠加后保持定日镜的整体变形基本不变。

对于本实施例的补偿机构而言，请参见图5和图6，特别的，滑轮7通过滑轮固定孔12与主梁连接，连接后滑轮7应当能够绕滑轮固定孔12自由旋转。滑轮固定孔12的轴线与绳索9在主梁2下方的一部分同轴，以保证不产生其他方向的分力，影响反射镜1的面型。滑轮7可以绕着滑轮固定孔12的轴线旋转，因此在不同水平角姿态下的绳索9在穿过滑轮7之后都能准确的指向弹性单元8。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种定日镜面型补偿机构，其特征在于，包括设置在主梁下方的两组对称的绳索张紧机构，每组所述绳索张紧机构包括：

绳索，所述绳索为柔软的不可拉伸的线状结构，所述绳索的一端固定在主梁端部，所述绳索从主梁端部延伸出的一部分位于主梁的下方并且沿定日镜主梁方向设置；

弹性单元，其一端活动连接在连接座上；

滑轮，所述滑轮用于所述绳索的转向：所述绳索绕过所述滑轮后的另一部分的方向为从所述滑轮指向所述连接座上的所述弹性单元，并且所述绳索的另一端与所述弹性单元的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的定日镜面型补偿机构，其特征在于，所述绳索与所述主梁的连接、所述绳索与所述弹性单元的连接、所述弹性单元与所述连接座的连接均是自由活动的，所述自由活动是指两者的连接处具有两个正交的转动自由度。

3.根据权利要求2所述的定日镜面型补偿机构，其特征在于，所述绳索的两端分别通过端部固定器与所述主梁端部、所述弹性元件固定连接。

4.根据权利要求3所述的定日镜面型补偿机构，其特征在于，所述滑轮具有导向槽，所述滑轮的导向槽与所述主梁端部的所述端部固定器之间的连线与所述主梁的轴线平行，并且所述连线与所述主梁的轴向所在的平面与所述定日镜镜面垂直。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的定日镜面型补偿机构，其特征在于，所述滑轮通过滑轮固定孔固定于所述主梁，并且所述滑轮能够沿所述滑轮固定孔的轴线相对所述主梁旋转。

6.根据权利要求5所述的定日镜面型补偿机构，其特征在于，所述滑轮旋转的轴线与所述绳索位于主梁下方的一部分的轴线同轴。

7.根据权利要求1所述的定日镜面型补偿机构，其特征在于，所述弹性单元的一端通过固定环与所述连接座活动连接。