CN113075781B - 一种大面积定日镜支撑结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大面积定日镜支撑结构,包括:支撑立柱、水平横梁、凹型定日镜和电动推杆;支撑立柱顶部转动设置有梁立柱,梁立柱内设置有转动轴承电机;水平横梁横向设置在梁立柱的顶部,水平横梁的两端分别设置有刚性连接臂;凹型定日镜的背侧纵向并列设置有多个桁架,桁架的中部之间横向设置有扭矩管,扭矩管的中部设置有扭矩臂,扭矩管上还设置有两个臂环,每个臂环分别与一个刚性连接臂铰链连接;电动推杆铰接在扭矩臂座上,其运动端铰接在梁立柱的顶部。本发明的大面积定日镜支撑结构满足了大面积的凹型定日镜在各仰角风荷载工况下镜面与支撑体系的变形和刚度要求,节约了工程造价,综合经济效益明显。
Description
技术领域
本发明属于塔式光热发电设备领域,具体涉及一种大面积定日镜支撑结构。
背景技术
定日镜是一种光面发射镜、支撑结构体系、跟踪传动机构及集成控制系统等组成的聚光装置,在控制系统下若干面定日镜跟踪接收并聚集反射太阳光热,是塔式光热电站中聚光集热系统的重要组成部分。目前塔式光热发电站中,定日镜场成本占总成本的50%左右,为此为推动塔式光热的发展,进一步降低工程成本,定日镜镜场中全部或部分采用大面积定日镜,其优势是在同等反射面积下,60平米以上的大面积定日镜可明显减少小面积定日镜(常规25平米及以下)的驱动装置、立杆、支撑组件及接线电缆等的数量,明显节约工程成本。但当定日镜面积加大时,在风荷载作用下,镜面板的微小位移、挠度和偏转相比小面积定日更加严格,需要镜面支撑结构完全满足最不利仰角风压产生的变形和承载力要求,保证定日镜的聚光集热效率。
发明内容
鉴于此,本发明的目的是提供一种大面积定日镜支撑结构,用于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。
本发明提出一种大面积定日镜支撑结构,包括:
支撑立柱,所述支撑立柱顶部转动设置有梁立柱,所述梁立柱内设置有转动轴承电机;
水平横梁,所述水平横梁横向设置在所述梁立柱的顶部,所述水平横梁的两端分别设置有刚性连接臂;
凹型定日镜,所述凹型定日镜的背侧纵向并列设置有多个桁架,所述桁架的中部之间横向设置有扭矩管,所述扭矩管的中部设置有扭矩臂座,所述扭矩管上还设置有两个臂环,每个所述臂环分别与一个所述刚性连接臂铰链连接;
电动推杆,所述电动推杆铰接在所述扭矩臂座上,其运动端铰接在所述梁立柱的顶部。
本发明的大面积定日镜支撑结构还具有以下可选特征。
可选地,所述水平横梁的两端的下部与所述梁立柱之间分别设置有斜撑,所述水平横梁和所述斜撑的截面均呈矩形。
可选地,所述凹型定日镜的内侧表面直接或间横向等距连接有多个檀条,所述檀条与所述桁架相连接。
可选地,所述凹型定日镜的内侧面与所述檀条之间设置有多个柔性连接件。
可选地,所述柔性连接件包括陶瓷粘接片和直角连接片,所述陶瓷粘接片的一端粘接在所述凹型定日镜的背侧,所述陶瓷粘接片的另一端设置有螺杆,所述直角连接片的一端设置有横向长孔,另一端设置有圆孔,所述圆孔与所述螺杆通过螺母相连接,所述长孔通过螺钉连接在所述檀条上。
可选地,所述桁架包括主桁架和次桁架,所述主桁架靠近所述凹型定日镜中央区域布置,所述次桁架靠近所述凹型定日镜边沿布置。
可选地,所述刚性连接臂的下端固定连接在所述水平横梁上,中部向上伸出,上端部向后水平伸出,所述刚性连接臂的上端的水平伸出部位设置有铰接孔。
可选地,所述臂环的边沿呈水滴形,其突出部位设置有铰接孔,并通过铰接孔与所述刚性连接臂的上端铰链连接。
本发明的有益效果是:本发明的大面积定日镜支撑结构可使凹型定日镜可绕支撑立柱左右旋转,亦可绕扭矩管上下旋转。其传力路径逐次为:凹型定日镜、檩条、主桁架和次桁架、扭矩管、刚性连接臂、水平横梁和支撑立柱;实现了大面积凹型定日镜的支撑,满足了凹型定日镜在各仰角风荷载工况下镜面与支撑体系的变形和刚度要求,同时,柔性连接件减小了风荷载对结构体系的疲劳影响;相比传统小面积凹型定日镜结构体系节约了工程造价,综合经济效益明显。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的立体结构图;
图2是图1的侧向结构图;
图3是图1的后视结构图;
图4是图1中的水平横梁和刚性连接臂的结构图;
图5是图1中的扭矩管的结构图;
图6是本发明中的柔性连接件的结构图。
在以上图中:
1、支撑立柱;2、梁立柱;3、水平横梁;4、斜撑;5、刚性连接臂;6、扭矩管;601、扭矩臂;602、臂环;603连接片;7、电动推杆;8、主桁架;9、次桁架;10、檩条;11、柔性连接件;1101、直角连接片;1102、陶瓷粘结片;12、凹型定日镜。
具体实施方式
实施例1
参考图1、图2、图3和图4,本发明的实施例提供了一种大面积定日镜支撑结构,包括:支撑立柱1、水平横梁3、凹型定日镜12和电动推杆7;所述支撑立柱1顶部转动设置有梁立柱2,所述梁立柱2内设置有转动轴承电机;所述水平横梁3横向设置在所述梁立柱2的顶部,所述水平横梁3的两端分别设置有刚性连接臂5;所述凹型定日镜12的背侧纵向并列设置有多个桁架,所述桁架的中部之间横向设置有扭矩管6,所述扭矩管6的中部设置有扭矩臂601,所述扭矩管6上还设置有两个臂环602,每个所述臂环602分别与一个所述刚性连接臂5铰链连接,刚性连接臂5向水平横梁3上方伸出,可避免扭矩管6与水平横梁3在空间上相互影响;所述电动推杆7铰接在所述扭矩臂座601上,其运动端铰接在所述梁立柱2的顶部。
支撑立柱1采用圆钢管,支撑立柱1的上下两端均设有法兰盘,下法兰盘用于连接基础,上法兰盘与梁立柱2连接。上法兰盘边缘均突出侧壁60~80mm,相邻两个螺栓之间设置加劲肋板,加劲肋板厚度不小于法兰盘厚度的1/3,加劲肋板与支撑立柱1和法兰盘焊接固定,加强支撑立柱1的强度。梁立柱2下端通过法兰盘与支撑立柱1连接,上端设置电动推杆支座201,梁立柱2内嵌转动轴承电机,通过外挂控制箱可实现水平横梁3、桁架和凹型定日镜12绕支撑立柱中心线旋转,满足追日聚光要求。
凹型定日镜12由3x3或4x4成品镜面单元组成,总面积大于等于60平方米,为增加聚光效率,边缘镜面单元微微内凹。凹型定日镜12的背侧设置有多个桁架,每个桁架分别通过连接板602连接扭矩管6,扭矩管6的中部设置扭矩臂601,扭矩管6上还设置有多个臂环602,并通过臂环602与刚性连接臂5相铰接;电动推杆支座201设置在梁立柱2的顶板上,采用销轴式成品连接件与电动推杆7的一端相连接,连接高度为80mm左右,电动推杆7铰接在扭矩管6的扭矩臂601上,控制电动推杆7可控制扭矩管6、桁架和凹型定日镜12相对刚性连接臂5摆动,满足调整日光反射角度要求。
实施例2
参考图1、图3和图4,在实施例1的基础上,所述水平横梁3的两端的下部与所述梁立柱2之间分别设置有斜撑4,所述水平横梁3和所述斜撑4的截面均呈矩形。
所述水平横梁3与梁立柱2全截面焊接;斜撑4呈反三角对称布置,一端与梁立柱2半高位置全截面焊接,一端与水平横梁3下翼缘焊接,斜撑4与梁立柱2夹角约75°。水平横梁3和斜撑4均采用方钢管,主要作用是支撑扭矩管6、桁架、檩条10及凹型定日镜12的偏心重量,反三角布置可进一步加大水平横梁3的刚度和承载力。
实施例3
参考图1、图2和图3,在实施例1的基础上,所述凹型定日镜12的内侧表面直接或间横向等距连接有多个檀条10,所述檀条10与所述桁架相连接。
檀条10可由角钢制成,檩条10沿着凹型定日镜12镜面的横向长度方向布置,间距要求基本三等分每块定日镜。檩条10采用不等边角钢形式,檩条10设置方向为短翼缘与桁架上弦贴紧螺栓连接。
实施例4
参考图2和图3,在实施例3的基础上,所述凹型定日镜12的内侧面与所述檀条10之间设置有多个柔性连接件11。
长翼缘垂直于镜面,与镜面之间连接有柔性连接件11
沿着檩条10的延伸方向,不同位置的柔性连接件11可采用不同的长度,实现凹型定日镜12沿着长边方向的凹曲度,增大聚光效率。
实施例5
参考图2、图3和图6,在实施例4的基础上,所述柔性连接件11包括陶瓷粘接片和直角连接片,所述陶瓷粘接片的一端粘接在所述凹型定日镜12的背侧,所述陶瓷粘接片的另一端设置有螺杆,所述直角连接片的一端设置有横向长孔,另一端设置有圆孔,所述圆孔与所述螺杆通过螺母相连接,所述长孔通过螺钉连接在所述檀条10上。
柔性连接件11包含直角连接片1101和陶瓷粘结片1102,陶瓷粘结片1102的一端具有粘贴平面,另一端垂直连接有螺杆,陶瓷粘接片1102粘贴在凹型定日镜12背面后,螺杆与凹型定日镜12的背面相垂直,凹型定日镜12中的镜片由玻璃等材料制成,与陶瓷粘接边1102具有亲和性,粘接牢固;直角连接件1101的一端为长边,另一端为短边,长边与短边相垂直,短边开设圆孔,陶瓷粘结片1102通过螺杆和螺母与其连接,直角连接件1101的长边中心开设横向长孔,檀条10由角钢制成,檀条10的一个侧面通过螺栓组与直角连接片1101上的横向长孔相连接,该螺栓组可以沿着长孔滑动,允许各个镜面在风荷载作用下与檩条10发生轻微位移。螺栓组沿着檩条10的长边方向等间距布置,即与檩条10点式接触,由于无侧限的长孔实现了可调连接,大大减弱了在风荷载下镜面背侧连接结构的疲劳影响。
实施例6
参考图1、图2和图3,在实施例3的基础上,所述桁架包括主桁架8和次桁架9,所述主桁架8靠近所述凹型定日镜12中央区域布置,所述次桁架9靠近所述凹型定日镜12边沿布置。
桁架包括钢制的主桁架8和次桁架9,主桁架8和次桁架9均由上、下弦杆组成,仅主桁架8的上、下弦杆之间设有直腹杆和斜腹杆,各构件均采用方钢管,相互之间采用周边焊接。根据受力需求,扭矩管6在2/3长度设置主桁架8,边缘处设置次桁架9。主桁架8结构强,质量大,承担凹型定日镜12大部分重量,适合靠近凹型定日镜12的重心设置,次桁架9相对结构弱,质量较轻,主要加强凹型定日镜12的表面结构,适合远离凹型定日镜12重心设置,两个次桁架9固定在扭矩管6的两端,两个主桁架8分布在两个次桁架9之间。具体连接时,先在扭矩管6上先焊接多个连接片603,再将连接片603与主桁架8或次桁架9焊接连接。
实施例7
在实施例1的基础上,参考图1、图4和图5,所述刚性连接臂5的下端固定连接在所述水平横梁3上,中部向上伸出,上端部向后水平弯折,所述刚性连接臂5的上端的水平弯折部位的端部上设置有铰接孔。
刚性连接臂5的钢板厚度不应小于20mm,下段中心开方孔,通过方孔套在在水平横梁3上后焊接连接,并同时采用四个加劲板与水平横梁3的端部焊接连接为一个整体;刚性连接臂5下端连接在水平横梁3上,中部向上伸出,上端部向后水平弯折,弯折处的端部设置有铰接孔,并通过铰接孔与扭矩管6上的臂环602铰接,此种设计可实现在电动推杆7作用下,扭矩管6通过臂环602相对刚性连接臂5的上端发生摆动,满足凹型定日镜12追日聚光要求,刚性连接臂5上部的水平弯折结构可使扭矩管6随着臂环602的摆动运动至刚性连接臂5的弯折处的下方,不会影响整个凹型定日镜12的俯仰角度,同时可减小整个支撑系统及凹型定日镜12之间的惯性晃动,从而提高其光斑精度和聚光效率。
实施例8
在实施例7的基础上,参考图1、图4和图5,所述臂环602的边沿呈水滴形,其突出部位设置有铰接孔,并通过铰接孔与所述刚性连接臂5的上端铰链连接。
臂环602焊接固定在扭矩管6上,其钢板厚度不应小于20mm,臂环602其突出处的铰接孔与刚性连接部5相铰接,使扭矩管6通过臂环602吊装在刚性连接部5上,不但可降低中心,还可减小整个支撑系统与凹型定日镜12之间的刚性,提高结构缓冲能力。
实施例9
参考图1、图2和图3,在以上任一项实施例的基础上,在使用时,控制系统对太阳进行跟踪,控制梁立柱2内的转动轴承电机带动梁立柱2以及水平横梁3水平转动;控制系统同时还控制电动推杆7进行伸长或者缩短,电动推杆7可通过牵引扭矩管6上的扭矩臂601使整个凹型定日镜12相对臂环602与刚性连接臂5的铰接处摆动,进而带动整个凹型定日镜12竖向转动,进而调整凹型定日镜12的水平角度和竖向角度,使凹型定日镜12在一天内持续将太阳光反射给加热炉。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段,这里不一一叙述。
Claims (4)
1.一种大面积定日镜支撑结构,其特征在于,包括:
支撑立柱(1),所述支撑立柱(1)顶部转动设置有梁立柱(2),所述梁立柱(2)内设置有转动轴承电机;
水平横梁(3),所述水平横梁(3)横向设置在所述梁立柱(2)的顶部,所述水平横梁(3)的两端分别设置有刚性连接臂(5);所述刚性连接臂(5)的下端固定连接在所述水平横梁(3)上,中部向上伸出,上端部向后水平伸出,所述刚性连接臂(5)的上端的水平伸出部位设置有铰接孔;凹型定日镜(12),所述凹型定日镜(12)的背侧纵向并列设置有多个桁架,所述桁架的中部之间横向设置有扭矩管(6),所述扭矩管(6)的中部设置有扭矩臂(601),所述扭矩管(6)上还设置有两个臂环(602),每个所述臂环(602)分别与一个所述刚性连接臂(5)铰链连接;所述臂环(602)的边沿呈水滴形,其突出部位设置有铰接孔,并通过铰接孔与所述刚性连接臂(5)的上端铰链连接;
电动推杆(7),所述电动推杆(7)铰接在所述扭矩臂(601)上,其运动端铰接在所述梁立柱(2)的顶部;
所述凹型定日镜(12)的内侧表面直接或间横向等距连接有多个檀条(10),所述檀条(10)与所述桁架相连接;
所述桁架包括主桁架(8)和次桁架(9),所述主桁架(8)靠近所述凹型定日镜(12)中央区域布置,所述次桁架(9)靠近所述凹型定日镜(12)边沿布置。
2. 根据权利要求1所述的一种大面积定日镜支撑结构,其特征在于,所述水平横梁(3)的两端的下部与所述梁立柱(2)之间分别设置有斜撑 (4),所述水平横梁(3)和所述斜撑(4)的截面均呈矩形。
3. 根据权利要求1所述的一种大面积定日镜支撑结构,其特征在于,所述凹型定日镜(12) 的内侧面与所述檀条(10)之间设置有多个柔性连接件(11)。
4.根据权利要求3所述的一种大面积定日镜支撑结构,其特征在于,所述柔性连接件(11)包括陶瓷粘接片和直角连接片,所述陶瓷粘接片的一端粘接在所述凹型定日镜(12)的背侧,所述陶瓷粘接片的另一端设置有螺杆,所述直角连接片的一端设置有横向长孔,另一端设置有圆孔,所述圆孔与所述螺杆通过螺母相连接,所述长孔通过螺钉连接在所述檀条(10)上。
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