[實(shí)用新型]太陽(yáng)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220224045.3
• 申請(qǐng)日: 2012-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN202581911U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王德倫;董惠敏;馬雅麗;葉志明;方浩;杜廣宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F24J2/52
• 分類號(hào): F24J2/52
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型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(jié)構(gòu)，其本質(zhì)是利用剛性與柔性混合、帶有預(yù)應(yīng)力的鋼索結(jié)構(gòu)作為拋物面鏡的支撐件，以最少材料和成本實(shí)現(xiàn)支撐這種聚光集熱器的功能。

背景技術(shù)

拋物柱面鏡聚光集熱器主要由聚光器、吸收器和跟蹤系統(tǒng)三大部分組成。其工作原理是通過(guò)聚光器將平行入射的太陽(yáng)光匯聚于管狀吸收器的管壁上形成焦線，獲得高強(qiáng)度太陽(yáng)能。跟蹤系統(tǒng)則是實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)的方位，使拋物面的開口方向正對(duì)太陽(yáng)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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。數(shù)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(jié)構(gòu)常會(huì)有不同的設(shè)計(jì)方案，目前常用剛性結(jié)構(gòu)支撐，如桁架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)。對(duì)于桁架結(jié)構(gòu)聚光集熱器，在聚光器單元的長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhuǎn)。

現(xiàn)有的剛性支撐結(jié)構(gòu)有一個(gè)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(jié)構(gòu)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(fèi)。并且由于剛架結(jié)構(gòu)的材料及加工成本較高，限制了這種聚光集熱器的實(shí)際應(yīng)用。此外，聚光器需要實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)的方位，需要通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)聚光器的整體剛架旋轉(zhuǎn)，若聚光器的質(zhì)量過(guò)大，則跟蹤太陽(yáng)方位的過(guò)程勢(shì)必要消耗過(guò)多的能源，這樣總的產(chǎn)能就會(huì)下降，影響聚光集熱器的使用效果。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種太陽(yáng)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(tǒng)聚光集熱器支撐裝置材料用量大，成本高，安裝不方便的問(wèn)題。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種太陽(yáng)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(jié)構(gòu)、柔性支撐結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)附件三部分。

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

柔性支撐結(jié)構(gòu)包括主索、斜拉鋼索、副索和定位索，它們均為鋼絲繩，共同構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；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(xì)鋼絲繩。主索共兩條，懸于兩個(gè)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(gè)端點(diǎn)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(gè)端面鋼架之間的橫截面內(nèi)。其中，橫截面與端面鋼架平行，且每個(gè)橫截面內(nèi)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(guò)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(diǎn)，使副索在橫截面內(nèi)形成拋物線型結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)附件包括主索張緊與補(bǔ)償裝置、副索張緊與補(bǔ)償裝置、定位索張緊與補(bǔ)償裝置、拋物面鏡剛性支架。主索張緊與補(bǔ)償裝置及副索張緊與補(bǔ)償裝置均由等剛度彈簧構(gòu)成，其中主索張緊與補(bǔ)償裝置安裝于主索與端面鋼架相連的地方，副索張緊與補(bǔ)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(bǔ)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(gè)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(gè)接觸支點(diǎn)。對(duì)于剛性支架與其中一根副索接觸的兩個(gè)支點(diǎn)，一個(gè)與副索固結(jié)，另一個(gè)通過(guò)滑道的形式與副索相連。

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

本實(shí)用新型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(jié)構(gòu)混合使用的支撐裝置，其采用重量輕、力學(xué)性能好的鋼絲繩代替一般的桁架結(jié)構(gòu)，減輕了支撐裝置的重量，節(jié)約了材料，降低了成本。鋼索的安裝過(guò)程相對(duì)于桁架便捷，多個(gè)聚光集熱單元串接使用時(shí)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(cè)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(nèi)部應(yīng)力，保護(hù)拋物面鏡不被破壞。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型剛?cè)峄旌现窝b置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型主索布局結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型副索布局結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型拋物面鏡剛性支架結(jié)構(gòu)示意圖。