CN214501765U - 联动滑杆式定反光板集热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种联动滑杆式定反光板集热装置，其包括：反光板阵列、滑杆机构、接收器阵列、接收器固定横杆机构、牵引模块；反光板阵列为固定式结构，滑杆机构由4个呈立式设置的弧形支撑杆组成，接收器固定横杆通过滚动连接装置连接弧形支撑杆，牵引马达的输出轴经牵引绳连接到滚动连接装置上，接收器阵列东西轴向放置，反光板阵列下设有基座，装置外部设有温室房。本申请具有转动结构及动力部件少、单位占地面积太阳能利用率高、抗风性能好、装置稳定性高、同时具有建造及维护成本低和重量轻的优势。

Description

联动滑杆式定反光板集热装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能集热装置，特别是一种联动滑杆式定反光板集热装置，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

为了将太阳能转化为更高品位的热能，需要通过聚光方式来获得更高温度的工质，聚光方式包括线聚焦（槽式、线性菲涅尔式）和点聚焦方式（塔式、碟式），其中线聚焦方式由于成本低、适用范围广而得到更多的推广应用。

目前的线聚焦方式还存在以下不足：1）集热装置建造成本偏高，比如槽式集热装置成本约5.2元/W，线性菲涅尔式集热装置成本约4.5元/W，相对于传统及其它能源优势不明显；2）维护成本高，一是反光板长期暴露在空气中，灰尘及落叶等会影响反光效果，而反光板清理比较麻烦，同时反光板会因为风雨沙尘的影响，反光率衰减快，装置寿命偏短；二是存在大量的转动部件，结构复杂且故障率大；3）单位面积地面太阳能利用率低，因为反光板的转动，为了避免相互遮挡，反光板阵列间需要留有一定的间距，考虑间距的存在导致集热装置在全年运行中的光学损失以及反光板之间的遮光，槽式集热器和线性菲涅尔式集热器的单位面积地面太阳能利用率仅约为55%和65%；4）槽式集热器还存在装置偏重、抗风性能及跟踪精度要求高等不足，线性菲涅尔式存在聚光比偏低等不足。上述问题限制了太阳能线聚焦装置及太阳中高温热利用的进一步推广应用。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的在于克服上述现有线聚焦集热装置的缺陷，提供了一种反光板无需转动的、成本低、太阳能利用率高的线聚焦集热装置，投资费用低，单位面积利用率高，抗风性能好，装置稳定性高，同时具有重量轻和建造及维护成本低的优势。

技术方案：为解决上述技术问题，本申请提出了一种联动滑杆式定反光板集热装置，其包括：反光板阵列、滑杆机构、接收器阵列、接收器固定横杆机构、牵引模块；反光板阵列由一组相连的反光板组成，反光板的上表面为反光面，该反光面呈向下凹陷的弧形面，使该反光面形成一反光凹槽，该反光凹槽沿东西轴线方向延伸，该反光板为固定式结构；滑杆机构由4个呈立式设置的弧形支撑杆组成，弧形支撑杆对称分布在反光板阵列的东西两侧，接收器阵列由一组平行的接收器模块组成，该接收器模块包括直通式真空集热管；接收器固定横杆机构由两根接收器固定横杆组成，每根接收器固定横杆通过滚动连接装置连接弧形支撑杆，每个接收器模块的两端分别固定在两根接收器固定横杆上；每个牵引模块包括2个牵引马达，该牵引马达的输出轴经牵引绳连接到滚动连接装置上，该牵引马达至少能够带动接收器阵列及接收器固定横杆机构沿弧形支撑杆向上移动。

1.偏离抛物线轴线一定范围内（一般±30度以内）的入射光，反射后仍具有较好的聚焦效果；2.一年中太阳光南北向高度角（集热器东西轴向方式，此角度为入射光的角度）的变化范围较小（采光时段内，约90%的时间小于±30度）。本申请主要基于上述两个原理所进行的发明创造，以解决现有线聚焦集热器所存在的问题。

本申请具有活动部件少，跟踪精度要求低，可以降低活动设备和控制设备的投资费用；单位占地面积太阳能利用率高（可以达到95%），以充分利用太阳能；通过联动的方式尽可能减少了滑杆及动力牵引装置，通过2台牵引马达和4个滑杆即实现可对一组集热器阵列的太阳能聚焦跟踪控制，结构简易，可靠性高；抗风性能和稳定性好，重量轻，同时具有建造及维护成本低的优势。

进一步，每一弧形支撑杆均具有一呈弧形的外侧面，在该弧形支撑杆上设置有一凹槽，该凹槽由该外侧面沿径向下凹而形成，且该凹槽沿弧形支撑杆的延伸方向延伸，该凹槽用于牵引绳的行走。弧形支撑杆上凹槽的设计，便于牵引绳通过滚动连接装置带动接收器模块在轨迹上平稳顺滑的移动；省去了转动杆结构及转动机械设备。滑杆机构的结构简单，重量轻，成本低。

进一步，反光板采用反光镜或反光铝板，以减少反射造成的光学损失。

进一步，在反光板下设有基座，用于对反光板的位置进行调整，基座包括矩形框架、反光板支撑杆、调节螺杆、调节螺母；矩形框架固定在地面上，矩形框架的上横杆上设有多个螺栓孔，调节螺杆穿过螺栓孔，调节螺杆上套有分别位于上横杆上方和下方的2个调节螺母，调节螺杆上端固定连接反光板支撑杆，反光板支撑杆固定连接反光板。利用该调节机构，可以对反光板的高度、弧度和角度在一定范围内进行精细调节，以使反光板达到所在地区的设定状态。基座与反光板能够通过磁铁吸附的方式固定，易拆卸。

进一步，接收器模块还包括CPC反光板，CPC反光板固定在接收器固定横杆上并位于直通式真空集热管的上侧，反光板反射的太阳光一部分直接照射到直通式真空集热管上，一部分经CPC反光板反射后照射到直通式真空集热管上。采用CPC反光板能够进一步提高集热装置的聚光比，降低跟踪精度要求。

进一步，滚动连接装置包括1#上滚杆、2#上滚杆、挂钩、下滚杆、矩形框架、连杆；1#上滚杆和2#上滚杆分别套在矩形框架上边框的两侧；挂钩朝下并固定在矩形框架上边框上，挂钩位于1#上滚杆和2#上滚杆的中间，挂钩与牵引绳连接；下滚杆套在矩形框架下边框上，连杆固定连接到矩形框架侧边框上，连杆与接收器固定横杆转动连接。

采用滚动连接装置，具有以下优势：1、采用滚动方式减少摩擦阻力；2、通过连杆的转动，实现接收器在弧形支撑杆的旋转滑动；3、管轮呈凹形结构及上下双滚杆的设计，提高了接收器在弧形支撑杆上滑动的稳定性；4、挂钩位置的设计减少了牵引绳拉动时的受力不平衡性；5、装置结构简单，成本低、重量轻。

进一步，联动滑杆式定反光板集热装置还包括温室房；反光板阵列、滑杆机构、接收器阵列、接收器固定横杆机构、牵引模块均位于温室房内，温室房包括温室房框架和透光层，透光层采用玻璃或高透光塑料膜。采用温室房，具有以下优势：1、可以避免与外界空气的接触，减少灰尘及杂物对光线的遮挡，易于清理和维护；2、减少雨水、空气、杂物与集热装置的侵蚀，降低反光板反光率的衰减速度，延长反光板、CPC集热器及其它装置的使用寿命；3、由于没有了风力的影响，降低了抗风性要求，可以采用简易支架和薄壁反光板，降低装置的重量和成本；4、温室（阳光房）的保温性能，减少集热装置的热损，提高集热效率。

附图说明

图1是联动滑杆式定反光板集热装置的结构示意图。

图2是接收器模块的结构示意图。

图3是基座的结构示意图。

图4是滚动连接装置的结构示意图。

其中：1是反光板阵列、2是滑杆机构、3是接收器阵列、4是基座、5是接收器固定横杆机构、6是滚动连接装置、7是牵引装置、8是温室房、301是直通式真空集热管、302是CPC反光板、401是矩形框架、402是反光板支撑杆、403是调节螺杆、404是调节螺母、601是1#上滚杆、602是2#上滚杆、603是挂钩、604是下滚杆、605是矩形框架、606是连杆。

具体实施方式

请参阅图1-图4。

联动滑杆式定反光板集热装置包括：反光板阵列1、滑杆机构2、接收器阵列3、接收器固定横杆机构5、牵引模块7。

反光板阵列1由12个相连的反光板组成，反光板的上表面为反光面，该反光面呈向下凹陷的弧形面，使该反光面形成一反光凹槽，该反光凹槽沿东西轴线方向延伸，该反光板为固定式结构，反光板采用玻璃镜。在反光板下设有基座4，用于对反光板的位置进行调整，基座4包括矩形框架401、反光板支撑杆402、调节螺杆403、调节螺母404；矩形框架401固定在地面上，矩形框架401的上横杆上设有5个螺栓孔，调节螺杆403穿过螺栓孔，调节螺杆403上套有分别位于上横杆上下方的2个调节螺母404，调节螺杆403上端固定连接反光板支撑杆402，反光板支撑杆402固定连接反光板。

滑杆机构2由4个呈立式设置的弧形支撑杆组成，4个弧形支撑杆对称分布在反光板阵列的东西两侧；每一弧形支撑杆均具有一呈弧形的外侧面，在该弧形支撑杆上设置有一凹槽，该凹槽由该外侧面沿径向下凹而形成，且该凹槽沿弧形支撑杆的延伸方向延伸，该凹槽用于牵引绳的行走。

该接收器阵列3包括12个直通式真空集热管301和对应的CPC反光板302，该直通式真空集热管301和CPC反光板302均固定安装在接收器固定横杆上，且CPC反光板302位于直通式真空集热管301的上侧。反光板反射的太阳光一部分直接照射到直通式真空集热管301上，一部分经CPC反光板302反射后照射到直通式真空集热管301上。直通式真空集热管301的长度为2m，直通式真空集热管301内部的金属管采用DN16不锈钢管（外径22mm），直通式真空集热管301的轴向为东西方向。

接收器固定横杆机构5由两根接收器固定横杆组成，每根接收器固定横杆通过滚动连接装置6连接弧形支撑杆，接收器模块的两端分别固定在两根接收器固定横杆上。

该牵引模块7包括2个牵引马达，该牵引马达的输出轴经牵引绳连接到滚动连接装置6上，该牵引马达至少能够带动接收器阵列3及接收器固定横杆机构沿弧形支撑杆向上移动。

滚动连接装置包括1#上滚杆601、2#上滚杆602、挂钩603、下滚杆604、矩形框架605、连杆606；1#上滚杆601和2#上滚杆602分别套在矩形框架605上边框的两侧；挂钩603朝下并固定在矩形框架605上边框上，挂钩603位于1#上滚杆601和2#上滚杆602的中间，挂钩603与牵引绳连接；下滚杆604套在矩形框架605下边框上，连杆606固定连接到矩形框架605侧边框上，连杆606与接收器固定横杆转动连接。

反光板阵列1、滑杆机构2、接收器阵列3、接收器固定横杆机构5、牵引装置7均位于温室房8内，温室房8包括温室房框架和透光层，透光层采用玻璃。具有减少热损，减少风阻以轻量化装置，减少反光板反光率衰减，易清理维护等效果。

本实施例中，反光板开口宽度为848.67mm、采用的抛物线焦距为1956.08mm，拟合的运行弧形轨迹半径为811.6mm。CPC反光板302的开口宽度为70.8mm，CPC的接收角为60°。单个反光板的面积为0.85m*2mm=1.7m²，装置高度约为1.7m；联动滑杆式定反光板集热装置总采光面积为1.7*12=20.4 m²，额定集热功率为15kW，总造价约为4.5万元，聚光比为848.67÷22=38.6。

在本实施例中：1.偏离抛物线轴线±30度以内的入射角光，理论上反射后大部分都能照射到集热管上；2.一年中太阳光南北向高度角（入射光的角度）在采光时段内，约90%的时间小于±30度。进而可以得知，本实施例装置在无需转动反光板的情况下，一年运行中具有较为理想的聚光效果。

本申请具有运动部件少，跟踪精度要求低，可以降低运动设备和控制设备的投资费用；单位占地面积有效利用率高，以充分利用太阳能；抗风性能好，装置稳定性高，重量轻；同时具有建造及维护成本低的优势。

需要说明的是上述实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，并没有用来限定本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.联动滑杆式定反光板集热装置，其特征在于，包括：反光板阵列、滑杆机构、接收器阵列、接收器固定横杆机构、牵引模块；反光板阵列由一组相连的反光板组成，反光板的上表面为反光面，该反光面呈向下凹陷的弧形面，使该反光面形成一反光凹槽，该反光凹槽沿东西轴线方向延伸，该反光板为固定式结构；滑杆机构由4个呈立式设置的弧形支撑杆组成，弧形支撑杆对称分布在反光板阵列的东西两侧；接收器阵列由一组平行的接收器模块组成，该接收器模块包括直通式真空集热管；接收器固定横杆机构由两根接收器固定横杆组成，每根接收器固定横杆通过滚动连接装置连接弧形支撑杆，每个接收器模块的两端分别固定在两根接收器固定横杆上，每个牵引模块包括2个牵引马达，该牵引马达的输出轴经牵引绳连接到滚动连接装置上，该牵引马达至少能够带动接收器阵列及接收器固定横杆机构沿弧形支撑杆向上移动。

2.根据权利要求1所述的联动滑杆式定反光板集热装置，其特征在于，每一弧形支撑杆均具有一呈弧形的外侧面，在该弧形支撑杆上设置有一凹槽，该凹槽由该外侧面沿径向下凹而形成，且该凹槽沿弧形支撑杆的延伸方向延伸，该凹槽用于牵引绳的行走。

3.根据权利要求1所述的联动滑杆式定反光板集热装置，其特征在于，反光板采用反光镜或反光铝板。

4.根据权利要求1所述的联动滑杆式定反光板集热装置，其特征在于，在反光板下设有基座，用于对反光板的位置进行调整，基座包括矩形框架、反光板支撑杆、调节螺杆、调节螺母；矩形框架固定在地面上，矩形框架的上横杆上设有多个螺栓孔，调节螺杆穿过螺栓孔，调节螺杆上套有分别位于上横杆上方和下方的2个调节螺母，调节螺杆上端固定连接反光板支撑杆，反光板支撑杆固定连接反光板。

5.根据权利要求1所述的联动滑杆式定反光板集热装置，其特征在于，接收器模块还包括CPC反光板，CPC反光板固定在接收器固定横杆上并位于直通式真空集热管的上侧，反光板反射的太阳光一部分直接照射到直通式真空集热管上，一部分经CPC反光板反射后照射到直通式真空集热管上。

6.根据权利要求1所述的联动滑杆式定反光板集热装置，其特征在于，滚动连接装置包括1#上滚杆、2#上滚杆、挂钩、下滚杆、矩形框架、连杆；1#上滚杆和2#上滚杆分别套在矩形框架上边框的两侧；挂钩朝下并固定在矩形框架上边框上，挂钩位于1#上滚杆和2#上滚杆的中间，挂钩与牵引绳连接；下滚杆套在矩形框架下边框上，连杆固定连接到矩形框架侧边框上，连杆与接收器固定横杆转动连接。

7.根据权利要求1所述的联动滑杆式定反光板集热装置，其特征在于，联动滑杆式定反光板集热装置还包括温室房；反光板阵列、滑杆机构、接收器阵列、接收器固定横杆机构、牵引模块均位于温室房内，温室房包括温室房框架和透光层，透光层采用玻璃或高透光塑料膜。

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