[實用新型]定日鏡

無效

• 申請號: 200920183409.6
• 申請日: 2009-10-23
• 公開（公告）號: CN201621889U
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 劉奇靈
• 申請（專利權）人: 劉奇靈
• 主分類號: F24J2/54
• 分類號: F24J2/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一.技術領域

本實用新型涉及太陽能利用跟蹤聚光技術，是太陽能利用關鍵技術之一。

二.背景技術

目前定日鏡，普遍采用在水平轉軸之上疊加垂直轉軸，雙轉軸驅動構成T型定日鏡傳動系統。如美國加州、西班牙PSA實驗基地等，該結構外觀如圖24所示。這種定日鏡結構看似簡單，但其傳動系統存在問題。眾所周知，定日鏡為遠距離轉動式跟蹤，由于受到以投射距離為半徑的巨大扇形放大作用。導致傳動系統角位移跟蹤控制尺度，被壓縮到很微小的工作區間；而系統傳動誤差，卻被放大到數千倍之大。由于太陽運行速度十分緩慢，為了達到超低速精確跟蹤，定日鏡需要一套高倍數齒輪減速傳動系統。由于齒輪傳動，存在著耦合間隙，而耦合間隙會產生傳動誤差。當傳動誤差被放大到幾百或數千倍之后，就會引起定日鏡跟蹤效果嚴重失常。結果造成定日鏡整體聚光效率下降。若要消除傳動誤差對跟蹤效果的嚴重影響，就必須做到齒輪無間隙耦合，這就等于要做到齒輪加工絕對精密。然而，要想做到齒輪無間隙耦合，其精密加工難度之大，是可想而知的。欲求得加工精度的甚微進展，都得要付出艱難的努力和巨大的代價。目前，定日鏡傳動系統制作，正面臨跟蹤精度上不去，制作成本下不來的兩難處境。幾十年來，受齒輪配合精度限制，定日鏡始終處于跟蹤精度不足，傳動效率低，抗風能力差。在風荷載下運行，光斑晃動較為嚴重。因此，這種定日鏡只能在無風或弱風的環境下才能運行。就目前加工能力而言，采用齒輪傳動方式，并不適合于T型雙轉軸驅動定日鏡傳動系統。可是離開了齒輪傳動，又別無他法可求。為了擺脫齒輪傳動的尷尬局面，近年來，已經有一些定日鏡改用液壓傳動方式。但液壓傳動也同樣存在著其自身弱點，這里就不再詳述。此外，目前所研制出來的定日鏡，都不具備聚光調節能力，面對太陽每日運動，所引起定日鏡反射光斑大小的波動變化，卻無能為力，從而導致聚光效果不理想，造成太陽能流失較為嚴重，設備利用率下降，發電成本上升。在定日鏡場中，分布著數百甚至上千臺定日鏡，每臺定日鏡的位置參數各不相同。在定日鏡沒有聚光控制的情況下，塔式太陽能發電的總體設計，將會受到聚光條件的捆綁約束。為了獲取高密度太陽能，定日鏡場需要有很高的聚光倍數。如果每臺定日鏡，都采用平面鏡聚光，則需要大量增加定日鏡臺數，才能達到聚光倍數要求。但是，隨著定日鏡數量增多，就會引起定日鏡相互遮擋光線，為避免這種情況發生，就必須要加高加大中心塔的建筑規模。其結果又加重了中心塔的投資比例。反之，如果每臺定日鏡都采用曲面鏡作固定式聚光，雖然可以減少定日鏡數量。但如此一來，整個定日鏡機群，就需要配置數量眾多焦距多樣的曲面反射鏡。由于大面積曲面反射鏡，其模具制作極其困難，所需造價十分昂貴。因此，多開模具，就意味著制鏡成本大幅攀升，造成制作費用難以承受。在定日鏡的安裝調試過程中，如果沒有聚光控制，將會使安裝調試工作，變得異常繁瑣復雜。每一臺定日鏡都由二、三十面反射分鏡組成，面對上千臺定日鏡，若要進行逐臺安裝調試，就等于要面對數萬個反射分鏡，在人工高空作業的情況下，進行安裝與調試。可想而知，如此之大的定日鏡的安裝工程，需要耗費不少的人力、物力、財力，以及許久的工期。總之，目前定日鏡在制作方面，由于各項耗費開支太大，造成單機造價居高不下，導致塔式太陽能發電成本過高，遲遲未能與商業化市場運作接軌。國情需要和市場期待的是：低造價、抗風能力強、跟蹤精度高、自動聚光調節、安裝維護便捷等等。顯然，現有設計與國情需要，還存在著一定的差距。

三.發明內容

為克服上述定日鏡傳動系統的技術缺陷，本實用新型提供一種設計思路，具體辦法是：采用超大直徑傳動輪直接驅動采光器水平方位角轉動和垂直高度角轉動，通過放大傳動輪的角位移控制量，從而達到提高定日鏡跟蹤精度和縮小系統誤差目的。其基本結構如下：在立柱支架上，安裝可水平轉動的T型軸，T型軸的垂直軸，與立柱支架構成水平轉動聯接，T型軸的水平軸，通過垂直轉動軸承，與豎梁支架構成轉動聯接，在T型軸的水平軸后側中線上，水平安裝水平傳動半輪，在立柱支架上，固定安裝水平驅動裝置支架，在水平驅動裝置支架上，固定安裝水平驅動裝置，在水平驅動裝置的驅動控制下，水平傳動半輪可作水平轉動，采光器可作水平方位角轉動，采光器由反射鏡及反射鏡支撐系統組成。在采光器的橫梁支架上，固定安裝垂直傳動半輪支架，在垂直傳動半輪支架上，垂直安裝垂直傳動半輪，在T型軸的水平軸后側，固定安裝垂直驅動裝置支架，在垂直驅動裝置支架上，固定安裝垂直驅動裝置，在垂直驅動裝置控制下，垂直傳動半輪可作垂直轉動，采光器可作垂直高度角轉動。由此，采光器在水平驅動和垂直驅動的雙重控制下，可以同時進行水平方位角和垂直高度角的二維球面跟蹤運動。