CN112393440A - 一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置，包括次结构钢构组件（1）、二次反射镜组件（2）和弹簧张紧与限位连接组件（3），所述的二次反射镜组件（2）上设有次结构钢构组件（1），次结构钢构组件（1）和二次反射镜组件（2）之间通过弹簧张紧与限位连接组件（3）进行连接。本发明既可以使二次反射镜能在高温工况下实现镜面自由延展，又可以实现在大风工况下的高刚性，同时提高加工制作、装配、施工效率以及降低工艺难度，达到提高二次镜次结构面型精度与降低成本的效果。

Description

一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置

【技术领域】

本发明涉及一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置，属于光热发电技术领域。

【背景技术】

二次反射塔式太阳能热发电站的聚光系统主要由定日镜场和二次反射塔两部分组成，与传统塔式太阳能热发电技术不同，二次反射是将太阳光经定日镜与塔顶二次反射镜汇聚到塔底的吸热器中。二次反射技术可有效降低塔顶吸热器热损、提高光热效率，解决熔盐管道冻堵与泄露问题，提高电站安全性等优点，因此二次反射技术具有良好的应用前景。

二次反射面的理想面型为旋转双曲面，一次反射光束的指向点为该双曲面的上焦点，而吸热器平面中心与下焦点重合，如图1所示。

二次镜次结构是一种将定日镜的一次反射光束再次反射到吸热器表面的离散化凸面镜及其安装装置。二次反射镜的面型精度是子镜法向与设计理论法向之间的夹角，是二次反射镜结构设计与制作的核心指标。这个指标主要包含二次镜支架及反射镜本身在环境荷载作用下的变形以及面形与结构制作时的制作装配误差等因素。

问题及矛盾点：

二次反射镜所受到的环境荷载主要包括重力、风、雪、雨水、温度、以及地震荷载等，其中风荷载（一般六级风以下需要正常工作）与温度荷载（工作状态下，反射镜表面的最高温度可超过150℃）是影响工作状态下二次反射镜的面型精度的关键指标。

1、在温度荷载条件下，反射镜发生热胀冷缩，由于材质差异（反射镜材料一般为铝镜，热膨胀系数高于钢材）及反射镜与主结构之间的温度梯度分布，若反射镜与主结构之间采取固定连接，反射镜的热膨胀将受到制约，极易产生波纹或褶皱，从而极大地影响面形。

2、在风荷载作用条件下，反射镜受到垂直于镜面的压力，根据力学原理，需要在镜面内产生较大的张力实现力的平衡，从而需要铝镜的支撑支座具有较好刚度，减小风致铝镜法向挠曲变形，保障铝镜在风荷载作用下的面形精度。

因此，二次反射镜次结构设计的难点在于，需要在温度与风载荷等复杂组合工况要求下，保持面形稳定。

【发明内容】

本发明的目的在于：针对现有技术的缺陷和不足，提供一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置，既可以使二次反射镜能在高温工况下实现镜面自由延展，又可以实现在大风工况下的高刚性，同时提高加工制作、装配、施工效率以及降低工艺难度，达到提高二次镜次结构面型精度与降低成本的效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置，包括次结构钢构组件、二次反射镜组件和弹簧张紧与限位连接组件，所述的二次反射镜组件上设有次结构钢构组件，次结构钢构组件和二次反射镜组件之间通过弹簧张紧与限位连接组件进行连接。

在本发明中：所述二次反射镜组件包括铝镜和角铝，所述的角铝通过胶粘在铝镜上。

在本发明中：所述次结构钢构组件呈网格式结构，由镀锌矩形管和槽钢焊接组成，并在网格式结构的边框位置上焊接模块安装支座，通过边框位置上的模块安装支座安装到塔体网架结构上；所述的模块安装支座是一块带螺纹孔的固定板，其一端焊接在次结构钢构组件上，并通过中心螺纹孔处的固定杆连接固定在塔体网架结构上。

在本发明中：所述的弹簧张紧与限位连接组件包括连接板、轴承、限位套筒、弹簧、螺母、垫片和螺杆，所述的螺杆上设有限位套筒，限位套筒上设有弹簧，螺杆的一端固定有连接板，连接板通过焊接连接到次结构钢构组件上，另一端设有轴承，轴承固定到铝镜的角铝上；其中所述的限位套筒、弹簧、垫片、螺母依次安装到螺杆上，拧紧螺母并压缩弹簧，使其长度与限位套筒等长。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明结构简单、设计合理，使用方便，适于标准化与批量化制作具体表现如下：

1.整体刚性好：在设计风荷载、温度荷载作用下光斑轮廓变形小；

2.机械强度高、能够抵御项目地极限风速的袭击，设计使用寿命超过10年；

3.产品结构简单、安装便利高效，成本低；

4.本产品中的预紧加限位装置可有效缓减二次镜面铝镜关于“低热膨胀阻力”与“高风抗刚性”的矛盾要求，其中；铝镜预紧力，有助于提高次结构钢构组件型材之间的铝镜表面平整度，并可实现铝镜的自由热膨胀，以保证升温工况条件下的面型精度；面型自我修缮功能：弹簧张紧与限位连接组件一方面在铝镜加热时，可起到重新分配产品在安装以及风雪等外荷载作用产生的不均匀预紧力的效果，从而改善铝镜表面光顺度；另一方面可保障铝镜在风荷载作用下的面型精度，减小风致铝镜法向挠曲变形，保证较高的法向刚度。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是二次反射系统原理图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明中的次结构钢构组件示意图；

图4是本发明中的单个铝镜与弹簧张紧与限位连接组件连接示意图；

图5是本发明中的二次反射镜组件与弹簧张紧限位装置装配图；

图6是本发明中弹簧张紧与限位连接组件结构示意图。

图中：1.次结构钢构组件；2.二次反射镜组件；3.弹簧张紧与限位连接组件；4.模块安装支座；5.镀锌矩形管；6.槽钢；7.铝镜；8.角铝；9.连接板；10.轴承；11.限位套筒；12.弹簧；13.螺母；14.垫片；15.螺杆。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图2-6所示，一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置，包括次结构钢构组件1、二次反射镜组件2和弹簧张紧与限位连接组件3，所述的二次反射镜组件2上设有次结构钢构组件1，次结构钢构组件1和二次反射镜组件2之间通过弹簧张紧与限位连接组件3进行连接。

如图4所示，所述二次反射镜组件2为二次镜功能组件，包括铝镜7和角铝8，所述的角铝8通过胶粘在铝镜7上。具体实施时，如图4-5所示，根据次结构钢构组件1的大小制作4个尺寸相同的小型铝镜7或者一个大型的铝镜7，每个铝镜7上均设有5个角铝8，每个角铝8上安装2个弹簧张紧与限位连接组件3。

如图3所示，所述次结构钢构组件1呈网格式结构，由镀锌矩形管5和槽钢6焊接组成，并在网格式结构的边框位置上焊接模块安装支座4，通过边框位置上的模块安装支座4安装到塔体网架结构（图上没有显示）上；所述的模块安装支座4是一块带螺纹孔的固定板，其一端焊接在次结构钢构组件1上，并通过中心螺纹孔处的固定杆连接固定在塔体网架结构上。正常来说结构钢构组件1上设有7个模块安装支座4。

如图6所示，所述的弹簧张紧与限位连接组件3包括连接板9、轴承10、限位套筒11、弹簧12、螺母13、垫片14和螺杆15，所述的螺杆15上设有限位套筒11，限位套筒11上设有弹簧12，螺杆15的一端固定有连接板9，连接板9通过焊接连接到次结构钢构组件1上，另一端设有轴承10，轴承10固定到铝镜7的角铝8上；其中所述的限位套筒11、弹簧12、垫片14、螺母13依次安装到螺杆15上，拧紧螺母13并压缩弹簧12，使其长度与限位套筒11等长。在弹簧张紧与限位连接组件3中，螺杆15一头穿过角铝8上的通孔，一头固定连接到连接板9上，连接板9通过焊接固定连接到次结构钢构组件1上。弹簧12是通过限位套筒11套在螺杆15上，本装置可通过拧紧2个螺母13调整弹簧12的初始压缩量，弹簧12经初始压缩后的长度与限位套筒11长度相同，对二次反射铝镜施加设定的预紧力。同时，由于弹簧12压缩后长度基本与限位套筒11长度相等，当二次反射的铝镜7受到垂直于镜面的外部荷载时，如风、雪荷载，为形成力的平衡，铝镜7需要增加张紧内力，并有产生凹、凸变形的趋势，限位套筒11可起到对铝镜7形成刚性支撑的效果，从而阻止铝镜7产生过大变形，保证面型精度。

本发明中，弹簧12给铝镜7提供一定的初始张紧力，以克服铝镜7在受热膨胀发生整体延展运动时可能遇到的阻力；而在风荷载作用下，由弹簧12内的单向限位机构——限位套筒11承受铝镜7增加的张紧力，避免了当铝镜7在风载作用下由于纵向支撑刚性较差而造成的变形过大的问题，从而解决了铝镜7关于“低热膨胀阻力”与“高风抗刚性”的一对矛盾要求。

本发明无论就目的、手段及功效，与现有的技术的特征明显的不同，是本发明的重大突破。须注意，上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的范围。虽然在这里已阐明与解释特定实施例与所揭露的应用，该实施例并不意图局限于精确解释，任何熟于此项的人士均可在不违背本发明的技术原理及精神下，对实施例作修改与变化。也应当了解，在不背离本发明所揭露的精神与范畴下，本发明所揭露于此的元件与其的各种修正、变更、对于此领域的技术者为显而易见的加以排列的延伸、操作、该方法的细节，以及在此所揭露的装置与方法将不被局限，且应包含于所述专利申请范围内。

Claims (4)

1.一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置，其特征在于：包括次结构钢构组件（1）、二次反射镜组件（2）和弹簧张紧与限位连接组件（3），所述的二次反射镜组件（2）上设有次结构钢构组件（1），次结构钢构组件（1）和二次反射镜组件（2）之间通过弹簧张紧与限位连接组件（3）进行连接。

2.根据权利要求1所述一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置，其特征在于：所述二次反射镜组件（2）包括铝镜（7）和角铝（8），所述的角铝（8）通过胶粘在铝镜（7）上。

3.根据权利要求1所述一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置，其特征在于：所述次结构钢构组件（1）呈网格式结构，由镀锌矩形管（5）和槽钢（6）焊接组成，并在网格式结构的边框位置上焊接模块安装支座（4），通过边框位置上的模块安装支座（4）安装到塔体网架结构上；所述的模块安装支座（4）是一块带螺纹孔的固定板，其一端焊接在次结构钢构组件（1）上，并通过中心螺纹孔处的固定杆连接固定在塔体网架结构上。

4.根据权利要求1所述一种塔式光热发电的二次反射镜次结构装置，其特征在于：所述的弹簧张紧与限位连接组件（3）包括连接板（9）、轴承（10）、限位套筒（11）、弹簧（12）、螺母（13）、垫片（14）和螺杆（15），所述的螺杆（15）上设有限位套筒（11），限位套筒（11）上设有弹簧（12），螺杆（15）的一端固定有连接板（9），连接板（9）通过焊接连接到次结构钢构组件（1）上，另一端设有轴承（10），轴承（10）固定到铝镜的角铝上；其中所述的限位套筒（11）、弹簧（12）、垫片（14）、螺母（13）依次安装到螺杆（15）上，拧紧螺母（13）并压缩弹簧（12），使其长度与限位套筒（11）等长。

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