[發明專利]太陽能拋物面聚光集熱器的剛性與柔性混合支撐裝置

有效

• 申請號: 201210111236.3
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102679601A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 王德倫;董惠敏;馬雅麗;葉志明;方浩;杜廣宇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F24J2/52
• 分類號: F24J2/52;G02B7/182
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發明涉及一種用于拋物柱面鏡聚光集熱器的剛性與柔性混合支撐結構，其本質是利用剛性與柔性混合、帶有預應力的鋼索結構作為拋物面鏡的支撐件，以最少材料和成本實現支撐這種聚光集熱器的功能。

背景技術

拋物柱面鏡聚光集熱器主要由聚光器、吸收器和跟蹤系統三大部分組成。其工作原理是通過聚光器將平行入射的太陽光匯聚于管狀吸收器的管壁上形成焦線，獲得高強度太陽能。跟蹤系統則是實時跟蹤太陽的方位，使拋物面的開口方向正對太陽光的入射方向。拋物柱面鏡聚光器單元通常由拋物面鏡、支撐鋼架、整體回轉機構組成。數塊拋物面鏡安裝于滿足特定形狀要求的支撐鋼架上，用以模擬完整的拋物柱面的聚光功能。

其中用于支撐的鋼架結構常會有不同的設計方案，目前常用剛性結構支撐，如桁架結構和剛架結構。對于桁架結構聚光集熱器，在聚光器單元的長度方向上，有一貫通的主梁，作為聚光器的基體。在主梁上布置了若干桁架截面，用以安裝拋物面鏡。聚光器單元的長度方向的兩端固定于地面的支架，由軸承支撐，并且可以繞軸承軸線旋轉。

現有的剛性支撐結構有一個普通的不足：由于鏡片大小的限制，為了提供足夠的鏡片安裝位置，支撐結構通常材料用量大，且比較笨重。這樣造成了材料的性能未能得以充分利用，存在材料的浪費。并且由于剛架結構的材料及加工成本較高，限制了這種聚光集熱器的實際應用。此外，聚光器需要實時跟蹤太陽的方位，需要通過電機帶動聚光器的整體剛架旋轉，若聚光器的質量過大，則跟蹤太陽方位的過程勢必要消耗過多的能源，這樣總的產能就會下降，影響聚光集熱器的使用效果。

發明內容

本發明提供了一種太陽能拋物面聚光集熱器的剛性與柔性混合支撐裝置，解決了傳統聚光集熱器支撐裝置材料用量大，成本高，安裝不方便的問題。

本發明采用的技術方案是：

一種太陽能拋物面聚光集熱器的剛性與柔性混合支撐裝置，包括剛性支撐結構、柔性支撐結構和結構附件三部分。

剛性支撐結構包括主梁和端面鋼架，主梁貫穿于整個混合支撐裝置，主梁的兩端是端面鋼架；端面鋼架是一個平面的金屬桁架結構，與主梁垂直。

柔性支撐結構包括主索、斜拉鋼索、副索和定位索，它們均為鋼絲繩，共同構成網狀結構；主索和斜拉鋼索所用的鋼絲繩比副索和定位索所用的鋼絲繩粗；主索和斜拉鋼索為粗鋼絲繩，副索和定位索為細鋼絲繩。主索共兩條，懸于兩個端面鋼架之間；斜拉鋼索共四條，每條斜拉鋼索的一端與主索的其中一個端點共同固定于端面鋼架上，斜拉鋼索的另一端固定于主梁上。副索與定位索位于兩個端面鋼架之間的橫截面內。其中，橫截面與端面鋼架平行，且每個橫截面內分別包含兩條副索和兩條定位索。副索的一端固定于主梁橫截面的頂端，另一端繞過與橫截面垂直的主索，固定于主梁橫截面的底端。定位索的一端固定在主梁截面底端，另一端懸住與主梁截面頂端相連的一段副索的中點，使副索在橫截面內形成拋物線型結構。

結構附件包括主索張緊與補償裝置、副索張緊與補償裝置、定位索張緊與補償裝置、拋物面鏡剛性支架。主索張緊與補償裝置及副索張緊與補償裝置均由等剛度彈簧構成，其中主索張緊與補償裝置安裝于主索與端面鋼架相連的地方，副索張緊與補償裝置安裝于副索與主梁截面底端相連的地方，定位索張緊與補償裝置安裝于定位索與主梁截面底端相連的地方。拋物面鏡剛性支架橫跨于兩個相鄰的橫截面之間，安裝于副索上，其與兩根副索分別有兩個接觸支點。對于剛性支架與其中一根副索接觸的兩個支點，一個與副索固結，另一個通過滑道的形式與副索相連。

上述的每個聚光集熱器支撐裝置為一個聚光集熱單元，多個聚光集熱單元可進行串接使用。此時，兩個單元之間共用一個端面鋼架，該端面鋼架的兩側分別布置兩條連接端面鋼架與主梁的斜拉鋼索。

本發明的有益效果是該剛性與柔性混合支撐裝置是一種剛性、柔性結構混合使用的支撐裝置，其采用重量輕、力學性能好的鋼絲繩代替一般的桁架結構，減輕了支撐裝置的重量，節約了材料，降低了成本。鋼索的安裝過程相對于桁架便捷，多個聚光集熱單元串接使用時共用相鄰的端面鋼架，減少了桁架的使用量。共用的端面鋼架受到的側拉力可以相互平衡，使得它的受力情況較好。拋物面鏡剛性支架的使用，有利于減小拋物面鏡的內部應力，保護拋物面鏡不被破壞。

附圖說明

圖1是本發明剛柔混合支撐裝置結構示意圖。

圖2是本發明主索布局結構示意圖。

圖3是本發明副索布局結構示意圖。

圖4是本發明拋物面鏡剛性支架結構示意圖。