CN115900108A - 支撑组件及槽式太阳能高温集热器 - Google Patents

Abstract

支撑组件及槽式太阳能高温集热器，涉及槽式太阳能集热器配件技术领域，在太阳高度角减小时，通过使得反射镜移动，增加反射到高温集热管上的太阳光光线。支撑组件，包括导轨、反射镜支架、第一反射镜、第二反射镜和驱动机构，反射镜支架沿圆弧方向滑动安装在导轨正面，第一反射镜固定在反射镜支架的下端，第二反射镜活动设置在反射镜支架上端。驱动机构包括同轴设置的驱动齿轮和凸轮，驱动齿轮上具有驱动齿，反射镜支架的上端具有从动齿，驱动齿与从动齿啮合后通过驱动齿轮的旋转带动反射镜支架沿导轨的移动；凸轮外壁具有驱动面，驱动面与第二反射镜背面接触挤压驱使第二反射镜摆动。本发明可以在太阳高度角变化时调节第一、第二反射镜位置。

Description

支撑组件及槽式太阳能高温集热器

技术领域

本发明涉及槽式太阳能集热器技术领域，具体地说是一种支撑组件及槽式太阳能高温集热器。

背景技术

槽式太阳能高温集热器是一种高效的线性聚焦太阳能集热装置，主要由反射镜、高温集热管、支架构成，具有技术成熟、结构稳定、易于控制等优点。槽式太阳能高温集热器可直接将太阳能转换成热能，广泛应用于太阳能光热发电、工业节能、采暖制冷、海水淡化、烘干、燃煤锅炉替代、石油开采等多个节能领域。槽式太阳能高温集热器依赖反射太阳光至高温集热管，受季节交替、日出日落的影响，光照较弱、太阳高度角减小时，反射到高温集热管上的太阳光大量减少，进而导致槽式太阳能高温集热器对太阳光的利用效率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种支撑组件及槽式太阳能高温集热器，在太阳高度角减小时，通过使得反射镜移动，增加反射到高温集热管上的太阳光光线。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：支撑组件，包括导轨、反射镜支架、第一反射镜、第二反射镜和驱动机构，所述反射镜支架沿圆弧方向滑动安装在导轨正面，所述第一反射镜固定在反射镜支架的下端，所述第二反射镜的下端与反射镜支架的上端铰链连接，所述第二反射镜的上端与反射镜支架的上端之间具有弹性连接件，所述驱动机构包括同轴设置的驱动齿轮和凸轮，所述驱动齿轮上具有驱动齿，所述反射镜支架的上端具有从动齿，所述驱动齿与从动齿啮合后通过驱动齿轮的旋转带动反射镜支架沿导轨的移动；所述凸轮外壁具有驱动面，所述凸轮旋转过程中驱动面与第二反射镜背面接触挤压使得第二反射镜上端向第一反射镜一侧摆动。

进一步地，所述驱动齿为在驱动齿轮上连续设置的一段，所述驱动齿所占据圆弧对应的圆心角小于360度，所述凸轮位于驱动齿轮上未设置驱动齿的周向位置。

进一步地，所述弹性连接件为拉紧弹簧，所述反射镜支架上具有弹簧座，所述第二反射镜背面具有连接耳板，所述拉紧弹簧的一端与弹簧座固定连接，所述拉紧弹簧的另一端与连接耳板固定连接。

进一步地，所述导轨、反射镜支架均为圆弧形结构，所述反射镜支架的侧壁具有滑条，所述导轨上具有与滑条滑动连接的滑槽，所述导轨正面具有长槽，所述反射镜支架位于长槽内。

进一步地，还包括锁止机构，所述锁止机构包括锁止销、主动解锁齿轮、从动解锁齿轮和解锁电机，所述解锁电机固定在导轨上，所述主动解锁齿轮固定在解锁电机输出端，所述从动解锁齿轮转动安装在导轨上，所述锁止销与从动解锁齿轮同轴设置，所述反射镜支架上具有若干均匀设置的锁止槽；所述从动解锁齿轮与导轨之间具有扭簧，所述主动解锁齿轮上具有连续设置的第一解锁齿，所述从动解锁齿轮上具有连续设置的第二解锁齿；所述反射镜支架自下而上移动时，所述反射镜支架挤压锁止销移出锁止槽，所述扭簧作用使得锁止销再次伸入锁止槽内，且所述锁止销作用使得反射镜支架不可自上而下移动；所述主动解锁齿轮旋转过程中，所述第一解锁齿与第二解锁齿啮合后，所述从动解锁齿轮旋转使得锁止销移出锁止槽。

本发明还提供一种槽式太阳能高温集热器，包括支撑架、高温集热管、支撑组件和传动机构，所述支撑组件的导轨背面与支撑架顶部固定连接，所述支撑架上具有驱动电机，所述传动机构位于驱动电机输出端和支撑组件的驱动齿轮之间用于传递动力，所述高温集热管固定在集热管支架的上端，所述集热管支架的下端与反射镜支架固定连接。

进一步地，所述传动机构包括固定在驱动电机输出端的主动链轮、与所述驱动齿轮同轴设置的从动链轮、转动安装在所述支撑架上的导向链轮，所述主动链轮、从动链轮和导向链轮之间具有链条。

进一步地，所述传动机构还包括张紧链轮和链轮安装件，所述链轮安装件包括固定部、活动部和预紧件，所述固定部固定在支撑架上，所述活动部与固定部活动连接，所述预紧件设置在固定部与活动部之间，所述张紧链轮转动安装在活动部上。

进一步地，所述固定部为固定杆，所述活动部为活动杆，所述活动杆的一端滑动设置在固定杆内，所述活动杆的另一端具有链轮耳板，所述张紧链轮转动安装在链轮耳板上，所述预紧件为设置在固定杆与链轮耳板之间的张紧弹簧。

进一步地，所述支撑架的背面具有背面机壳，所述支撑架的左右两侧设有侧面机壳。

本发明的有益效果是：本发明通过反射镜支架的设置，实现第一、第二反射镜与导轨之间的滑动连接，通过驱动机构的设置驱使反射镜支架沿导轨移动，进而根据太阳高度角的变化调节第一、第二反射镜的位置，以使得太阳光经第一、第二反射镜反射后尽可能的照射在高温集热管上，以确保对太阳光的利用率。

附图说明

图1为本发明的槽式太阳能高温集热器主视图；

图2为本发明的槽式太阳能高温集热器去除背面机壳、侧面机壳后的示意图；

图3为导轨、反射镜支架、第一反射镜、第二反射镜和驱动机构的装配图之一；

图4为导轨、反射镜支架、第一反射镜、第二反射镜和驱动机构的装配图之二；

图5为驱动机构和传动机构的装配图；

图6为图4中的A处局部放大图；

图7为第二反射镜移动时的示意图；

图8为第二反射镜移动到极限位置后摆动的示意图；

图9为导轨、反射镜支架、第二反射镜、第一反射镜和锁止机构的装配示意图；

图10为图9中的B处局部放大图；

图11为反射镜支架在导轨上顺时针移动锁止销摆动避让的示意图；

图12为解锁前主动解锁齿轮、从动解锁齿轮和锁止销的位置关系图；

图13为解锁时主动解锁齿轮、从动解锁齿轮和锁止销的位置关系图；

图中：1支撑架，11底座，12地脚螺栓，13背面机壳，14侧面机壳，2导轨，21第一凹槽，22第二凹槽，3高温集热管，31集热管支架，4第一反射镜，4′第二反射镜，41反射镜支架，411弹簧槽，412通孔，413滑条，42拉紧弹簧，421弹簧座，43连接耳板，44锁止槽，45从动齿，5驱动齿轮，51齿轮耳板，52驱动齿，53链条，54主动链轮，55张紧链轮，551链轮耳板，552活动杆，553张紧弹簧，56导向链轮，57驱动电机，58固定杆，59从动链轮，6凸轮，61驱动面，62同步轮，7解锁电机，71主动解锁齿轮，72从动解锁齿轮，73锁止销，74第一解锁齿，75第二解锁齿。

具体实施方式

如图1至图13所示，本发明的支撑组件包括导轨2、反射镜支架41、第一反射镜4、第二反射镜4′和驱动机构，槽式太阳能高温集热器包括支撑架1、高温集热管3、支撑组件和传动机构，下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1至图4所示，支撑组件包括导轨2、反射镜支架41、第一反射镜4、第二反射镜4′和驱动机构，反射镜支架41为圆弧形结构，反射镜支架41沿圆弧方向滑动安装在导轨2正面，导轨2也为圆弧形结构。第一反射镜4固定在反射镜支架41的下端，第二反射镜4′的下端与反射镜支架41的上端铰链连接，第二反射镜4′的上端与反射镜支架41的上端之间具有弹性连接件。具体地，弹性连接件为拉紧弹簧42，反射镜支架41上具有弹簧槽411，弹簧槽411内具有弹簧座421，如图6所示，第二反射镜4′背面具有连接耳板43，拉紧弹簧42的一端与弹簧座421固定连接，拉紧弹簧42的另一端与连接耳板43固定连接。第一反射镜4位于第二反射镜4′的下方，第一、第二反射镜均设置在反射镜支架41上，反射镜支架41又滑动设置在导轨2上，因此通过驱使反射镜支架41在导轨2上的移动，可以调节第一、第二反射镜的位置。

为驱使反射镜支架41的移动，如图3、图4所示，驱动机构包括同轴设置的驱动齿轮5和凸轮6，驱动齿轮5上具有驱动齿52，反射镜支架41的上端具有从动齿45，驱动齿52与从动齿45啮合后通过驱动齿轮5的旋转带动反射镜支架41沿导轨2的移动。凸轮6外壁具有驱动面61，沿驱动面61的长度方向，驱动面61上不同点到凸轮6中心的距离不等，且逐渐增大。凸轮6旋转过程中驱动面61与第二反射镜4′背面接触挤压使得第二反射镜4′上端向第一反射镜4一侧摆动。且驱动面61上距离凸轮6中心距离越大的点与第二反射镜4′接触，第二反射镜4′摆动的角度越大。为实现对驱动齿轮5的安装，在导轨2背面设有齿轮耳板51，驱动齿轮5转动安装在齿轮耳板51上。驱动齿轮5旋转时，驱动齿52与从动齿45啮合后，驱动齿轮5旋转拖动反射镜支架41沿导轨2的移动，且移动轨迹为圆弧，该圆弧的中心是导轨的圆心，也是反射镜支架41的圆心。如图7所示，当太阳高度角减小时，可通过驱动齿轮5驱使反射镜支架41向上移动，进而使得第一、第二反射镜上移，此时太阳光照射在第一、第二反射镜上的角度相对较正，进而确保反射到高温集热管上的太阳光光线量，即反射光强度。

驱动齿轮5上的驱动齿52可以为整圈设置的一周，当凸轮6与第二反射镜4′背面接触时，驱动齿52仍与反射镜支架41上的从动齿45保持啮合，此时反射镜支架41上移的过程中，第二反射镜4′绕与反射镜支架41的铰接点摆动。如图2、图3和图5所示，驱动齿52还可以为在驱动齿轮5上连续设置的一段，驱动齿52所占据圆弧对应的圆心角小于360度，凸轮6位于驱动齿轮5上未设置驱动齿52的周向位置。如图4所示，为实现凸轮6与驱动齿轮5的同轴设置，凸轮6上设有同步轮62，同步轮62与驱动齿轮5同轴设置，驱动齿轮5旋转时，带动同步轮62的旋转，进而带动凸轮6旋转。

为实现反射镜支架41与导轨2之间的滑动连接，如图7所示，反射镜支架41的侧壁具有滑条413，导轨2上具有与滑条412滑动连接的滑槽，导轨2正面具有长槽，反射镜支架41位于长槽内，此时反射镜支架41正面与导轨2正面平齐。

在驱动齿轮5上驱动齿52为连续设置的一段的结构前提下，如图2、图9所示，还包括锁止机构，用于实现反射镜支架41与导轨2之间的锁止，避免反射镜支架41相对导轨2上移后向下滑脱。如图9、图10所示，锁止机构包括锁止销73、主动解锁齿轮71、从动解锁齿轮72和解锁电机7，解锁电机7固定在导轨2上，主动解锁齿轮71固定在解锁电机7输出端，从动解锁齿轮72转动安装在导轨7上，锁止销73与从动解锁齿轮72同轴设置且锁止销73设置在从动解锁齿轮72端面，反射镜支架41上具有若干均匀设置的锁止槽44。从动解锁齿轮72与导轨2之间具有扭簧，如图12所示，主动解锁齿轮71上具有连续设置的第一解锁齿74，从动解锁齿轮72上具有连续设置的第二解锁齿75。反射镜支架41自下而上移动时，如图11所示，反射镜支架41挤压锁止销73移出锁止槽44，当锁止销73与相邻的下一个锁止槽44对正时，扭簧作用使得锁止销73再次伸入锁止槽44内，且锁止销73作用使得反射镜支架41不可自上而下移动。锁止销73伸入锁止槽44内时，反射镜支架41不能自上而下移动。主动解锁齿轮71旋转过程中，如图13所示，第一解锁齿74与第二解锁齿75啮合后，从动解锁齿轮72旋转使得锁止销73旋转，直至锁止销73移出锁止槽44，此时锁止销73对反射镜支架41的锁止作用解除，即实现了对反射镜支架41的解锁。如图12所示，锁止销73伸入锁止槽44内，且主动解锁齿轮71处于初始位置时，主动解锁齿轮71上的第一解锁齿74与从动解锁齿轮72上的第二解锁齿75分离，且具有一定距离，以使得主动解锁齿轮71旋转一定角度后，第一解锁齿74才与第二解锁齿75啮合。这样使得，如图11所示，反射镜支架41自下而上移动挤压锁止销73逆时针摆动时，第一解锁齿74不会与第二解锁齿75啮合，进而不会影响从动解锁齿轮73的旋转。反射镜支架41自下而上移动过程中，驱动齿52与从动齿45分离时，反射镜支架41自下而上移动到最大行程处。此后，驱动齿轮5继续旋转时，在锁止机构的作用下保持反射镜支架41与导轨2的相对固定。如图8所示，随着驱动齿轮5的继续旋转，凸轮6开始与第二反射镜4′背面接触，挤压第二反射镜4′绕与反射镜支架41的铰接点摆动。此时，第二反射镜4′与高温集热管3的距离减小，有利于更多的反射光反射到高温集热管3上。

在支撑组件的基础上，本发明提出了一种槽式太阳能高温集热器，如图1、图2所示，槽式太阳能高温集热器包括支撑架1、高温集热管3、支撑组件和传动机构，支撑组件的导轨2背面与支撑架1顶部固定连接，支撑架1底部具有底座11，底座11上设置地脚螺栓12，通过地脚螺栓12实现底座11与地基的连接。支撑架1上具有驱动电机57，传动机构位于驱动电机57输出端和支撑组件的驱动齿轮5之间用于传递动力。如图2、图5所示，传动机构包括固定在驱动电机57输出端的主动链轮54、与驱动齿轮57同轴设置的从动链轮59、转动安装在支撑架1上的导向链轮56，主动链轮54、从动链轮59和导向链轮56之间具有链条53。通过链条53将主动链轮54、从动链轮59和导向链轮56连接在一起后，驱动电机57输出的旋转运动通过传动机构传递至驱动齿轮5。

为实现链条53的张紧，使得驱动电机57启动后，驱动轮5随主动链轮54同时旋转，传动机构还包括张紧链轮55和链轮安装件，链轮安装件包括固定部、活动部和预紧件，固定部固定在支撑架1上，活动部与固定部活动连接，预紧件设置在固定部与活动部之间，张紧链轮55转动安装在活动部上。作为一种实现方式，如图5所示，固定部为固定杆58，活动部为活动杆552，活动杆552的一端滑动设置在固定杆58内，活动杆552的另一端具有链轮耳板551，张紧链轮55转动安装在链轮耳板551上，预紧件为设置在固定杆58与链轮耳板551之间的张紧弹簧553。自然状态下，张紧弹簧553受压，以确保链条53始终保持张紧状态。活动杆552与固定杆58之间的滑动方向为斜向。

如图3所示，高温集热管3固定在集热管支架31的上端，集热管支架31的下端与反射镜支架41固定连接。集热管支架31位于第一反射镜4和第二反射镜4′之间，进而使得第一、第二反射镜反射的太阳光尽可能多的反射在高温集热管3上。为实现对驱动电机、传动机构的保护，如图1所示，支撑架1的背面具有背面机壳13，支撑架1的左右两侧设有侧面机壳14。

为使得驱动齿轮5上的驱动齿52与反射镜支架41上的从动齿45啮合，如图3所示，导轨2的上端设有第一凹槽21，驱动齿轮5的一部分伸入第一凹槽21内，从动齿45也位于第一凹槽21内。如图4所示，在导轨2的上端还设有第二凹槽22，在反射镜支架41上设有通孔412，凸轮6进入第二凹槽22内、穿过通孔412后与第二反射镜4′背面接触。反射镜支架41自下而上移动到最大行程处时，通孔412与第二凹槽22连通。

驱动电机57的动作、解锁电机7的动作，通过程序控制实现，程序控制电机动作为现有技术，不再赘述。

本发明通过反射镜支架的设置，实现第一、第二反射镜与导轨之间的滑动连接，通过驱动机构的设置驱使反射镜支架沿导轨移动，进而根据太阳高度角的变化调节第一、第二反射镜的位置，以使得太阳光经第一、第二反射镜反射后尽可能的照射在高温集热管上，以确保对太阳光的利用率。

Claims (10)

1.支撑组件，其特征在于，包括导轨、反射镜支架、第一反射镜、第二反射镜和驱动机构，所述反射镜支架沿圆弧方向滑动安装在导轨正面，所述第一反射镜固定在反射镜支架的下端，所述第二反射镜的下端与反射镜支架的上端铰链连接，所述第二反射镜的上端与反射镜支架的上端之间具有弹性连接件，所述驱动机构包括同轴设置的驱动齿轮和凸轮，所述驱动齿轮上具有驱动齿，所述反射镜支架的上端具有从动齿，所述驱动齿与从动齿啮合后通过驱动齿轮的旋转带动反射镜支架沿导轨的移动；所述凸轮外壁具有驱动面，所述凸轮旋转过程中驱动面与第二反射镜背面接触挤压使得第二反射镜上端向第一反射镜一侧摆动。

2.根据权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述驱动齿为在驱动齿轮上连续设置的一段，所述驱动齿所占据圆弧对应的圆心角小于360度，所述凸轮位于驱动齿轮上未设置驱动齿的周向位置。

3.根据权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述弹性连接件为拉紧弹簧，所述反射镜支架上具有弹簧座，所述第二反射镜背面具有连接耳板，所述拉紧弹簧的一端与弹簧座固定连接，所述拉紧弹簧的另一端与连接耳板固定连接。

4.根据权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述导轨、反射镜支架均为圆弧形结构，所述反射镜支架的侧壁具有滑条，所述导轨上具有与滑条滑动连接的滑槽，所述导轨正面具有长槽，所述反射镜支架位于长槽内。

5.根据权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，还包括锁止机构，所述锁止机构包括锁止销、主动解锁齿轮、从动解锁齿轮和解锁电机，所述解锁电机固定在导轨上，所述主动解锁齿轮固定在解锁电机输出端，所述从动解锁齿轮转动安装在导轨上，所述锁止销与从动解锁齿轮同轴设置，所述反射镜支架上具有若干均匀设置的锁止槽；所述从动解锁齿轮与导轨之间具有扭簧，所述主动解锁齿轮上具有连续设置的第一解锁齿，所述从动解锁齿轮上具有连续设置的第二解锁齿；所述反射镜支架自下而上移动时，所述反射镜支架挤压锁止销移出锁止槽，所述扭簧作用使得锁止销再次伸入锁止槽内，且所述锁止销作用使得反射镜支架不可自上而下移动；所述主动解锁齿轮旋转过程中，所述第一解锁齿与第二解锁齿啮合后，所述从动解锁齿轮旋转使得锁止销移出锁止槽。

6.具有根据权利要求1至5任一项所述支撑组件的槽式太阳能高温集热器，包括支撑架、高温集热管，其特征在于，还包括支撑组件和传动机构，所述支撑组件的导轨背面与支撑架顶部固定连接，所述支撑架上具有驱动电机，所述传动机构位于驱动电机输出端和支撑组件的驱动齿轮之间用于传递动力，所述高温集热管固定在集热管支架的上端，所述集热管支架的下端与反射镜支架固定连接。

7.根据权利要求6所述的槽式太阳能高温集热器，其特征在于，所述传动机构包括固定在驱动电机输出端的主动链轮、与所述驱动齿轮同轴设置的从动链轮、转动安装在所述支撑架上的导向链轮，所述主动链轮、从动链轮和导向链轮之间具有链条。

8.根据权利要求7所述的槽式太阳能高温集热器，其特征在于，所述传动机构还包括张紧链轮和链轮安装件，所述链轮安装件包括固定部、活动部和预紧件，所述固定部固定在支撑架上，所述活动部与固定部活动连接，所述预紧件设置在固定部与活动部之间，所述张紧链轮转动安装在活动部上。

9.根据权利要求8所述的槽式太阳能高温集热器，其特征在于，所述固定部为固定杆，所述活动部为活动杆，所述活动杆的一端滑动设置在固定杆内，所述活动杆的另一端具有链轮耳板，所述张紧链轮转动安装在链轮耳板上，所述预紧件为设置在固定杆与链轮耳板之间的张紧弹簧。

10.根据权利要求6所述的槽式太阳能高温集热器，其特征在于，所述支撑架的背面具有背面机壳，所述支撑架的左右两侧设有侧面机壳。

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