CN202581909U - 一种可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构。本实用新型包括一个U形固定座，在U形固定座上通过螺栓呈辐射状固连有若干个Z型骨架梁，各Z型骨架梁的下侧边梁之间通过螺栓固连有一圈内连接杆和一圈外连接杆，各Z型骨架梁上侧边梁之间通过螺栓固连有径向均匀分布的若干圈周向连接杆；各圈连接杆在U形固定座的U形开口处不连续，从而形成一个完全的缺口，以便聚能器整体进行高度调节时围绕主柱旋转；Z型骨架梁上侧边梁和周向连接杆上设置有若干个固镜座，反射镜盒用球头螺栓安装于固镜座上，每块集热镜可通过调节球头栓准确的形成抛物曲面。本实用新型的可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构，设计合理，加工、安装方便。

Description

一种可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构
技术领域
本实用新型属于太阳能电站聚能器技术领域，具体涉及一种可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构。
背景技术
能源已成为现在经济发展社会进步的关键，现代社会国力、经济竞争在很大程度上就是一场能源大战，既是能源储存量的较量，更是能源技术的较量。太阳能热发电技术是现代能源技术研究方向的重要内容，相应装置结构科学、合理设计至关重要。
太阳能热发电即太阳能聚光发电装置是一种将太阳辐射从面积上浓缩产生高温发电的装置，太阳能聚光技术最早可以追溯到130年前的Mouchot和Pifre于1882年在法国所做的研究工作。其后，在1888年Ericsson、1901年Eneas、1913年Shuman和1968年Francia也进行了大量的研究工作并取得重要成就。特别是在上世纪80年代前后，由于70年代的石油危机，太阳能热发电得到了重视和大力发展，大规模的太阳聚光器在世界各国安装并投入运行。太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为：（1）塔式太阳能热发电系统；（2）槽式太阳能热发电系统；（3）盘式（又称碟式/斯特林系统）太阳能热发电系统；由于碟式/斯特林系统光热效率高（效率高达29.4%，）、启动损失小，已经成为世界各国太阳能发电装置中研发和推广的重点对象。
碟式太阳能系统也称之为盘式系统，由旋转抛物面反射镜、集热器、跟踪机构以及热能转换装置等组成。借助双轴跟踪，利用旋转抛物面反射镜，将入射的太阳光进行聚集，聚光点的温度一般可达500℃～1000℃，吸热器吸收太阳辐射能并将其转换成热能，加热工质并驱动热机，从而将热能转换成电能。目前这类碟式太阳能发电系统单元容量最多为30～50kW，相对较小，但最高效率可达29.4%，在同类发电方式中最高。碟式太阳能系统主要用于组成分散的能源动力系统，当然也可以将多个系统组合，向电网供电。碟式太阳能系统技术上有如下优势：一是能量转换效率高(净效率可达到29.4%)；二是机器非常“安静”、噪声小；三是寿命相对较长；四是非常环保，完全燃烧后只产生很少氧氮化物和一氧化碳，内燃机在这方面远不能与它相比。
国外已有多座碟式太阳能热发电站或示范系统建成并成功运行。如美国、西班牙、德国等国家分别建立了从9－25 kW的发电系统并且成功运行, 2003年，澳大利亚国立大学K. Lovegrove等采用氨合成/分解反应的储能方式已试制出一套热化学储能功率达15 kW的碟式太阳能热化学储能系统，所用碟式集热器的面积为20 m2。
目前，碟式太阳能电站由于开发时间短、技术尚不完全成熟，从而造成单元容量较小（通常为3－25kW，更适用于分布式能源系统），规模也相对较小，同时存在开发风险大、投资成本高等缺点。
我国太阳能技术的研究开始于20世纪70年代末，一些科研院所和高等院校对太阳能热发电技术开展了基础和应用基础研究工作，并建立了模拟试验装置。80年代初，湖南湘潭电机厂与美国公司合作，设计并研制成功率5kW的盘式太阳能热发电装置样机。近年，中国科学院电工研究所建立了碟式太阳能热发电试验系统，中国科学院工程热物理所对用于碟式太阳能热发电系统的直接照射式接收器进行了一些模拟试验研究，分析了其热性能的影响因素。另外，南京工业大学与美国合作设计并试制成功功率为5千瓦的碟式太阳能热发电装置样机。但是由于工艺、材料及相关技术、经费等方面的限制，加剧了与国外的差距。总体上来说，截至目前，我国太阳能热发电技术的实际应用尚未真正起步，尚无工业化的装置，也无成功应用实例。
根据碟式太阳能的功能要求，其聚能器网架结构必须满足以下要求：
（1）网架的结构尺寸设计必须满足聚能器对网架聚热功率所要求的面积，网架所形成的抛物碟面必需满足太阳光聚焦要求，并使聚焦光斑满足斯特林热机要求。
（2）网架要能满足太阳能电站的高度角一方位角全跟踪的控制精度，不发生干涉现象。
（3）网架和桁架构成机架后整体结构必需满足网架重心与机械结构的轴心重合，保持正反力距平衡，减少运动机构功耗，延长机械装置和运动执行电机使用寿命。
（4）网架的结构设计需具有透风通道，减少运行状态下网架的颤动，提高抗风性能，运行风载抵抗能力为8级风，整个风架最大风载抵抗能力为12级风。
（4）网架的结构设计中选用的材料及表面处理工艺须考虑风沙、盐雾等恶劣环境，满足太阳能电站使用寿命要求。
目前，尽管碟式太阳能热发电技术已经在一定程度上有所发展，但是由于各国将这种技术视为一种核心技术机密，并没有将其技术共享给其他国家。国内关于碟式太阳能热发电技术的研究也较少，所以碟式太阳能热发电技术是一块全新的研究领域。
发明内容
本发明的目的在于针对碟式太阳能热发电技术的的特点，提供一种可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构。
本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的：该可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构，它包括一个开口俯视投影呈U形的固定座，在U形固定座上通过螺栓呈辐射状周向均匀固连有若干个竖向放置的Z型骨架梁，各Z型骨架梁的下侧边梁之间通过螺栓固连有一圈内连接杆和一圈外连接杆，各Z型骨架梁上侧边梁之间通过螺栓固连有径向均匀分布的若干圈周向连接杆；各圈连接杆在U形固定座的U形开口处不连续，从而形成一个完全的缺口，以便聚能器整体进行高度调节时围绕主柱旋转；Z型骨架梁上侧边梁和周向连接杆上设置有若干个固镜座，反射镜盒用球头螺栓安装于固镜座上，每块集热镜可通过调节球头栓准确的形成抛物曲面。
为进一步加强网架结构的坚固性，在Z型骨架梁上侧的周向连接杆之间通过螺栓固连有径向连接杆。
所述Z型骨架梁的上侧边梁为曲线，满足聚能器镜面构成抛物曲面并聚焦于接受器入口的聚光要求；Z型骨架梁的下侧边梁为折线而非连续曲线，从而减少了型钢弯曲工作量。
所述U形固定座是由U形开口两侧边的侧立板、连接两边侧立板的两块同圆心的弧开曲面立板、以及置于弧开曲面立板上、下两面的面板焊接而成，上、下面板上设有成组螺孔用于安装Z型骨架梁及桁架。
具体地说，在U形固定座上通过螺栓呈辐射状周向均匀固连有12个竖向放置的Z型骨架梁。
所述Z型骨架梁组件材料为任一型钢即槽钢、圆钢和角钢中的任一种采用焊接或螺栓固连而成。
本实用新型的可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构，设计合理，加工、安装方便。其网架和桁架构成机架整体后满足网架重心与机械结构的轴心重合的要求，保持正反力距平衡，减少运动机构功耗，延长机械装置和运动执行电机使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型实施例的侧面结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为Z型骨架梁的结构示意图。
图4为Z型骨架梁与U形固定座的连接方式及连接板示意图。
图5为U形固定座的俯视图。
图6为图5的侧面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
参见图1和图2，本实施例包括U形固定座2，从图2中可见，在U形固定座2上通过高强度螺栓呈辐射状周向均匀固连有12个竖向放置的Z型骨架梁1。参见图3，是Z型骨架梁1的结构示意图，Z型骨架梁1的组件材料是由任一型钢（槽钢、圆钢或角钢）采用焊接或螺栓固连；Z型骨架梁1的上侧边梁17采用连续曲线以满足太阳能集器镜面构成抛物曲面并聚焦于接受器入口，满足聚光要求，下侧边梁24是采用折弯工艺进行有限次折弯后整体上接近于上侧边梁17的折线，减少了型钢弯曲工作量。图3中，18、19、20、21是Z型骨架梁1的一组平行的中间梁，25、26、27、28、29是另一组平行的中间梁。参见图5、图6，U形固定座2由侧立板33、34及弧开曲面立板35、36和上、下面板37、38焊接面成，上、下面板37、38上设计有成组螺孔用于安装Z型骨架梁1及桁架等，桁架上固定有斯特林热机。参见图3、图4，在Z型骨架梁1的上侧边梁17和下侧边梁24的前端设有与U形固定座2上、下面板连接的连接板23、22，30、31为Z型骨架梁1与U形固定座2连接螺栓组件，32为定位销。
参见图1和图2，各Z型骨架梁1的下侧边梁24之间通过螺栓固连有一圈内连接杆3和一圈外连接杆4，各Z型骨架梁1的上侧边梁17之间通过螺栓固连有径向均匀分布的长度不同的周向连接杆5、6、7、8、9、10、11；各圈连接杆在U形固定座2的U形开口处不连续，从而形成一个完全的缺口，用于满足高度角和方位角调节时运动要求，以防止网架与立柱发生干涉。从图2可见，在Z型骨架梁1上侧的周向连接杆之间通过螺栓固连有径向连接杆12。整个网架的Z型骨架梁之间通过周向连接杆和径向连接杆连接和强化，支撑起整个网架，具有方便安装、拆卸和维修方便的优点。Z型骨架梁1的上侧边梁和周向连接杆上设置有若干个固镜座，图2中的13、14、15、16为形状各异的聚能器固镜座，固镜座可以根据需要设计成多种形状，有蝴碟外形、方形及其它形状。反射镜盒用3至5个球头螺栓安装于固镜座上，每块集热镜安装位置大小不一，满足特定的计算要求，每块集热镜通过球头螺栓安装于特制的镜盒，这样既降低了镜片的制造难度，也方便了镜片的安装和维修。每块集热镜可通过调节球头栓准确的形成抛物曲面。12个Z型骨架梁之间呈30度夹角，12个Z型骨架梁将一个抛物面分成了12大块，其中11块用于安装聚能器集热镜，网架中的完全缺口也是30度夹角的扇形缺口。
本实用新型的网架整体必须随双轴驱动机构实现方位角和高度角的调节运动并满足精度控制的要求。网架选用的材料及表面处理工艺须考虑风沙、盐雾等恶劣环境，满足太阳能电站使用寿命的要求。网架和桁架构成机架整体后必需满足网架重心与机械结构的轴心重合的要求，保持正反力距平衡，减少运动机构功耗，以延长机械装置和运动执行电机的使用寿命。

Claims (6)

1.一种可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构，其特征在于：它包括一个开口俯视投影呈U形的固定座，在U形固定座上通过螺栓呈辐射状周向均匀固连有若干个竖向放置的Z型骨架梁，各Z型骨架梁的下侧边梁之间通过螺栓固连有一圈内连接杆和一圈外连接杆，各Z型骨架梁上侧边梁之间通过螺栓固连有径向均匀分布的若干圈周向连接杆；各圈连接杆在U形固定座的U形开口处不连续，从而形成一个完全的缺口，以便聚能器整体进行高度调节时围绕主柱旋转；Z型骨架梁上侧边梁和周向连接杆上设置有若干个固镜座，反射镜盒用球头螺栓安装于固镜座上，每块集热镜可通过调节球头栓准确的形成抛物曲面。
2.根据权利要求1所述的可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构，其特征在于：在Z型骨架梁上侧的周向连接杆之间通过螺栓固连有径向连接杆。
3.根据权利要求1或2所述的可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构，其特征在于：所述Z型骨架梁的上侧边梁为曲线，Z型骨架梁的下侧边梁为折线而非连续曲线。
4.根据权利要求3所述的可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构，其特征在于：所述U形固定座是由U形开口两侧边的侧立板、连接两边侧立板的两块同圆心的弧开曲面立板、以及置于弧开曲面立板上、下两面的面板焊接而成，上、下面板上设有成组螺孔用于安装Z型骨架梁及桁架。
5.根据权利要求4所述的可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构，其特征在于：在U形固定座上通过螺栓呈辐射状周向均匀固连有12个竖向放置的Z型骨架梁。
6.根据权利要求5所述的可拆卸式碟式太阳能聚能器网架结构，其特征在于：所述Z型骨架梁组件材料为任一型钢即槽钢、圆钢和角钢中的任一种采用焊接或螺栓固连而成。
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