專利名稱：經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能發(fā)電裝置，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡化、成本經(jīng)濟(jì)的槽式太陽能圓弧面聚光熱發(fā)電裝置，屬于太陽能熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
槽式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)作為太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本型式之一，是最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行的熱發(fā)電技術(shù)。在1985-1991年間，LUZ公司在美國加州沙漠地區(qū)相繼建成9座槽式太陽能熱發(fā)電站，總裝機(jī)容量353.8MW，并經(jīng)歷了四代聚光集熱器的更新?lián)Q代，最終電站的發(fā)電成本已經(jīng)可以與常規(guī)能源熱力發(fā)電廠競爭。此類系統(tǒng)通常包括安裝在支撐框架上的槽型曲面反射鏡、借助支撐框架固定在槽型曲面反射鏡焦線附近真空集熱管，以及通過支撐框架驅(qū)動(dòng)槽型曲面反射鏡跟蹤太陽的跟蹤機(jī)構(gòu)。工作時(shí)，槽型曲面反射鏡將入射陽光反射聚焦為一條焦線，安置在這條焦線上的接收器可以吸收陽光加熱工質(zhì)，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)組發(fā)電。
在上述系統(tǒng)中，曲面反射鏡采用拋物面玻璃背面鏡，該鏡利用高透過率的低鐵玻璃熱彎成型制得。由于制造時(shí)采用了模具成型工藝，合格的制成品精度控制較好，曲面反射鏡的反射焦線質(zhì)量較高，形狀規(guī)則，便于接收，因此可以直接用真空集熱管作為其接收器。但是另一方面，用低鐵玻璃熱彎成型制作拋物面玻璃背面鏡的工藝比較復(fù)雜，精度要求高，導(dǎo)致工藝控制十分嚴(yán)格，廢品率較高，成本昂貴；同時(shí)模具在使用過程中因長期經(jīng)受高溫必須經(jīng)常更換，而模具本身也造價(jià)不菲。
因此，如能用一種簡化、經(jīng)濟(jì)的辦法解決上述問題，必將進(jìn)一步推動(dòng)熱發(fā)電技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，必將大大推進(jìn)槽式系統(tǒng)在我國的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)以上現(xiàn)有拋物面玻璃熱彎成型工藝難度大、精度要求高、成品率低、成本昂貴的問題，從簡化、經(jīng)濟(jì)的思路出發(fā)，提出一種經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，從而克服玻璃熱彎成型廢品率高和必須使用模具的弱點(diǎn)，在保證集熱效果前提下，進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本。
為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，包括安裝在支撐框架上的槽型圓弧面反射鏡、借助支撐框架固定在槽型圓弧面反射鏡焦線附近真空集熱管、通過支撐框架驅(qū)動(dòng)槽型圓弧面反射鏡跟蹤太陽的跟蹤機(jī)構(gòu)，其中，所述圓弧面反射鏡由表面粘貼、涂覆或安裝有高效反光材料的金屬板構(gòu)成，兩邊固定在支撐框架上，所述支撐框架上裝有可調(diào)牽拉機(jī)構(gòu)，所述牽拉機(jī)構(gòu)通過緊固件與金屬板中部至少一處固定連接。
由于三點(diǎn)可以決定一個(gè)圓弧，所以通過三點(diǎn)的調(diào)節(jié)牽拉機(jī)構(gòu)，可以使金屬板產(chǎn)生變形，由其撓度形成所需圓弧面。結(jié)果，無需依靠脆性玻璃及熱彎成型，制造工藝大大簡化，成本大幅降低。
本實(shí)用新型合理利用金屬材料本身良好的變形和延展性能，借助牽拉機(jī)構(gòu)將金屬板制成所需要槽型圓弧面。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以采用簡單、經(jīng)濟(jì)的螺母螺桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)作為牽拉機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)金屬板的曲率和反射光方向，調(diào)節(jié)到位后固定保持這一形狀，從而摒棄了研制特定模具壓制成型的傳統(tǒng)方法，更適合經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。
此外，可以采用對(duì)稱分布的兩片金屬板構(gòu)建圓弧面反射鏡，這樣可以使入射到每組金屬板上的光線更接近近軸光線，聚焦效果更理想，得到的焦線更規(guī)則、更集中。
以下結(jié)合附圖和典型實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為
圖1實(shí)施例中心線位置處的螺母螺桿機(jī)構(gòu)放大示意圖。
圖3為
圖1實(shí)施例金屬板一端的螺母螺桿機(jī)構(gòu)放大示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)施例的太陽能槽式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)如
圖1所示，包括槽型圓弧面反射鏡1’和1”、真空集熱管2及其支撐框架3，驅(qū)動(dòng)槽型圓弧面反射鏡及真空集熱管轉(zhuǎn)動(dòng)的單軸跟蹤機(jī)構(gòu)。圓弧面反射鏡1’和1”由兩組對(duì)稱分布、表面粘貼有高效反光材料的金屬板組成。高效反光材料為高效反光鋁膜。為了保證鋁膜的長期使用，該反光鋁膜可以定期更換。當(dāng)然，金屬板表面也可以粘貼安裝厚度1mm以下、起反光功能的薄玻璃鏡(這種技術(shù)在許多碟式系統(tǒng)的聚光器上得到應(yīng)用)。
由于圓弧面反射鏡1’和1”的槽式形狀比較簡單，所以利用金屬板自身的變形能力并借助螺母螺桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)牽拉，就可以直接使金屬板形成所需要的槽型外形。調(diào)節(jié)牽拉機(jī)構(gòu)分別設(shè)置于每組金屬板沿長度方向的中心線附近及其兩端頭。如圖2所示，金屬板1’中心線上的螺母螺桿機(jī)構(gòu)由一對(duì)圓輥、若干螺桿和鎖緊螺母組合體組成。金屬板1’夾在一對(duì)圓輥4、5之間，每只螺桿6分別穿過圓棍以及金屬板后，安裝在支撐框架副架3’上的長槽中，并可在該長槽中作至少徑向、周向一個(gè)方向上的移動(dòng)，螺母7、7’、7”、7在將螺桿6鎖定在副架3’的同時(shí)，將圓輥4、5與金屬板1’固緊。這樣，不僅可以通過調(diào)節(jié)螺母7、7’在螺桿6上的位置初步調(diào)出金屬板1’的圓弧面外形，而且可以始終保證金屬板1’被夾緊在圓輥之間。
如圖3所示，金屬板兩端的螺母螺桿機(jī)構(gòu)也由若干對(duì)螺桿和鎖緊螺母組合體、以及金屬板1’背側(cè)沿長度方向固連的長條型底托8等組成。底托8與螺桿9的一端固連，每只螺桿9安裝在真空集熱管2的支撐框架3上，并沿支撐框架3上的長槽作至少徑向、周向一個(gè)方向上的位移，螺母10、10’將螺桿9鎖緊在支撐框架3。調(diào)節(jié)兩只螺母10、10’的松緊以及螺桿9的位置，可以帶動(dòng)底托8移動(dòng)并相應(yīng)帶動(dòng)金屬板1’變形，進(jìn)一步使金屬板1’形成所需的圓弧面外形。金屬板1”用同樣的辦法調(diào)整。直至兩組獨(dú)立的金屬板1’、1”形成聚光集熱器的槽式外形圓弧面反射鏡，接受的太陽光匯聚至集熱的公用真空管2上。
需要說明的是，采用兩組獨(dú)立的金屬板構(gòu)成圓弧面反射鏡，可以使入射到每組金屬板上的光線更接近近軸光線，聚焦效果更理想，得到的焦線更規(guī)則、更集中。
本實(shí)施例中，作為公用集熱管的真空集熱管2由金屬內(nèi)管和玻璃外管組成，屬于常規(guī)意義上的高溫真空管。但是，由于圓弧面反射鏡1的槽式外形通過上述調(diào)節(jié)手段得到，其結(jié)果是焦線可能并不呈規(guī)則的線型，因此在真空集熱管2外面罩有一個(gè)內(nèi)表面具有反光功能的、經(jīng)水冷卻或保溫的、空腔型二次聚光器2’，該二次聚光器2’依托在真空集熱管2的支撐框架3上，其空腔開口對(duì)著圓弧面反射鏡1。
驅(qū)動(dòng)槽型圓弧面反射鏡1及其真空集熱管2轉(zhuǎn)動(dòng)的單軸跟蹤機(jī)構(gòu)為絲杠螺母機(jī)構(gòu)，如
圖1所示，該絲杠螺母機(jī)構(gòu)由底架11、絲杠12、螺母13、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其減速機(jī)14等組成，絲杠12一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其減速機(jī)14連接，螺母13與絲杠12旋合，并支撐于底架11上，槽型圓弧面反射鏡1、真空集熱管2及其支撐框架3整體兩端通過軸承15支撐于底架11上，而且整體重心位于軸承15支撐點(diǎn)附近。通過絲杠12在螺母13中的滑行，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)圓弧面反射鏡1及其附屬裝置繞轉(zhuǎn)軸15’轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到跟蹤太陽的目的。
由此可見，本實(shí)施例直接使用表面涂覆有高效反光材料的兩組獨(dú)立金屬板，借助螺母螺桿牽拉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，形成線聚焦所需要的槽式外形聚光集熱器，解決了以往制造此類聚光裝置玻璃熱彎成型廢品率高和必須開制模具的問題，對(duì)于進(jìn)一步推動(dòng)太陽能的熱利用將起到積極的促進(jìn)作用。
除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。例如，可調(diào)牽拉機(jī)構(gòu)進(jìn)一步適當(dāng)簡化，只在每組金屬板的端頭采用上述實(shí)施例的機(jī)構(gòu)，即金屬板端頭背側(cè)沿長度方向固連長條型底托，所述底托與螺桿的一端固連，每只螺桿安裝在真空集熱管的支撐框架長槽中，用螺母鎖緊在支撐框架；而每組金屬板沿長度方向的中心線附近的可調(diào)機(jī)構(gòu)則被省去，該中心線兩端用箝夾直接夾固在支撐框架上。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，包括安裝在支撐框架上的槽型圓弧面反射鏡、借助支撐框架固定在槽型圓弧面反射鏡焦線附近真空集熱管、通過支撐框架驅(qū)動(dòng)槽型圓弧面反射鏡跟蹤太陽的跟蹤機(jī)構(gòu)，其特征在于所述圓弧面反射鏡由表面粘貼、涂覆或安裝有高效反光材料的金屬板構(gòu)成，兩邊固定在支撐框架上，所述支撐框架上裝有可調(diào)牽拉機(jī)構(gòu)，所述牽拉機(jī)構(gòu)通過緊固件與金屬板中部至少一處固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，其特征在于所述牽拉機(jī)構(gòu)為螺母螺桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式發(fā)電裝置，其特征在于所述圓弧面反射鏡由兩片對(duì)稱分布的金屬板構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，其特征在于所述金屬板表面粘貼有高效反光材料，所述高效反光材料為高效反光鋁膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，其特征在于所述金屬板表面安裝有高效反光功能的薄玻璃鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，其特征在于所述可調(diào)牽拉機(jī)構(gòu)的一部設(shè)置于每組金屬板沿長度方向的中心線附近，所述金屬板夾固在一對(duì)圓輥之間，螺桿分別穿過圓棍以及金屬板后，安裝在支撐框架副架上的長槽中鎖定；所述可調(diào)牽拉機(jī)構(gòu)的另一部設(shè)置于每組金屬板的端頭，金屬板端頭背側(cè)沿長度方向固連長條型底托，所述底托與螺桿的一端固連，每只螺桿安裝在真空集熱管的支撐框架長槽中，用螺母鎖緊在支撐框架。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，其特征在于所述可調(diào)牽拉機(jī)構(gòu)設(shè)置于每組金屬板的端頭，金屬板端頭背側(cè)沿長度方向固連長條型底托，所述底托與螺桿的一端固連，每只螺桿安裝在真空集熱管的支撐框架長槽中，用螺母鎖緊在支撐框架；所述每組金屬板沿長度方向的中心線兩端用箝夾直接夾固在支撐框架上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，其特征在于所述真空集熱管的玻璃管外面罩有內(nèi)表面具有反光功能的、經(jīng)水冷卻或保溫的、空腔型二次聚光器，所述二次聚光器依托在真空集熱管的支撐框架上，其空腔開口對(duì)著圓弧面反射鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述經(jīng)濟(jì)型太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，其特征在于所述跟蹤機(jī)構(gòu)為絲杠螺母單軸跟蹤機(jī)構(gòu)，所述絲杠螺母機(jī)構(gòu)由底架、絲杠、螺母、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其減速機(jī)組成，絲杠一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其減速機(jī)連接，螺母與絲杠旋合，并支撐于底架上，槽型圓弧面反射鏡、真空集熱管及其支撐框架整體兩端通過軸承支撐于底架上，整體重心位于該軸承支撐點(diǎn)附近。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽能槽式圓弧面熱發(fā)電裝置，屬于太陽能熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括安裝在支撐框架上的槽型圓弧面反射鏡、借助支撐框架固定在槽型圓弧面反射鏡焦線附近真空集熱管、通過支撐框架驅(qū)動(dòng)槽型圓弧面反射鏡跟蹤太陽的跟蹤機(jī)構(gòu)，其中，所述圓弧面反射鏡由表面粘貼、涂覆或安裝有高效反光材料的金屬板構(gòu)成，兩邊固定在支撐框架上，所述支撐框架上裝有可調(diào)牽拉機(jī)構(gòu)，所述牽拉機(jī)構(gòu)通過緊固件與金屬板中部至少一處固定連接。本實(shí)用新型利用金屬材料的變形和延展性能，借助牽拉機(jī)構(gòu)將金屬板制成所需要槽型圓弧面，從而摒棄了研制特定模具壓制成型的傳統(tǒng)方法，更適合經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/38GK2864493SQ200520134069
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者張耀明, 張文進(jìn), 張振遠(yuǎn), 孫利國, 劉曉暉 申請(qǐng)人:張耀明, 張振遠(yuǎn), 張文進(jìn)