一種槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構的制作方法

專利名稱：一種槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種槽式拋物面太陽能聚光器，特別涉及槽式拋物面太陽能聚光器的支撐結構。
背景技術：
槽式拋物面太陽能聚光器使用面形為拋物面的反射鏡。反射鏡聚焦太陽光到位于焦線上與槽式聚光器等長的真空管上。在槽式太陽能熱發電場中，導熱介質流經位于焦線上的真空管，在此被加熱到高溫，然后經過熱交換器產生蒸汽，蒸汽被用來推動常規蒸汽輪機發電。這樣的槽式拋物面太陽能聚光器已經被開發、應用，并在世界多個國家產生電力。大多數槽式拋物面太陽能聚光器反射面都是由多面拋物面子鏡拼裝組成的，拋物面子鏡只有被精確拼裝成拋物柱面，才能使位于焦線處的真空管最大限度地截取反射的太陽光。如何快速地將拋物面子鏡拼裝成精確的拋物柱面是安裝槽式集熱器的關鍵。在已建成的槽式太陽能電站中，已使用的槽式集熱器的型號有LS-2、LS-3、EUR0TR0UGH等，這些集熱器中的拋物面反射鏡支撐結構都是由方形鋼管或矩形鋼管焊接而成，由于結構的限制和存在加工、焊接誤差，支撐結構不能直接固定反射鏡，在支撐結構和反射鏡固定點之間必須有一個過渡部件，必須借助于昂貴的檢測設備或建造大型的調整模具，來逐個調整過渡部件至設定位置再安裝反射鏡。中國專利CN101305247公開了一種“支撐支臂、柱狀拋物面太陽能收集器支撐件及制作所述支臂的方法”，專利中左右兩個支臂分別獨立連接在中央主體，雖然每個支臂上反射鏡支撐裝置與拋物面鏡支撐點相吻合，但兩個支臂相互之間沒有直接的聯系，兩個支臂上的反射鏡支撐裝置可能并不處于同一條拋物線上，在安裝拋物面子鏡前必須對每一個支臂進行調整，使相對稱的兩個支臂上的反射鏡支撐裝置處于同一條拋物線上，并使整個槽式拋物面太陽能聚光器上的多個支臂上的反射鏡支撐裝置處于同一個拋物柱面上。在大型槽式太陽能電站建設中，以上這些結構都將使拋物面反射鏡整體面型調整占用大量工時。

發明內容
本發明的目的在于針對上述現有技術存在的不足和問題，設計一種槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構，拋物面反射鏡子鏡安裝在本發明支撐結構上，聚光器整個反射面就可形成槽式拋物面。本發明可大幅度減少槽式拋物面太陽能聚光器整體面型調整工時。本發明槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構由中央支臂及與其相連的側支臂，以及主支撐鋼管構成。一個中央支臂的兩端對稱地各連接一個側支臂，構成一組拋物面反射鏡支撐結構。中央支臂上部凹陷側的凸沿曲面與兩個側支臂上部凹陷側的凸沿曲面構成拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面，此拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面與槽式拋物面太陽能聚光器拋物面反射鏡的拋物面形狀相同。多個中央支臂沿主支撐鋼管軸線布置，垂直橫跨在主支撐鋼管上，并通過中央支臂固定板與主支撐鋼管固連，多個中央支臂的上部凹陷側凸沿曲面處于同一曲面內。每一個中央支臂的兩側對稱地各連接一個側支臂，形成多組相同的拋物面反射鏡支撐結構。拋物面反射鏡支撐結構之間沿主支撐鋼管軸線方向的間距，由布置在主支撐鋼管上的中央支臂固定板在主支撐鋼管軸線方向的間距確定。由于中央支臂的上部凹陷側凸沿曲面是拋物面反射鏡支撐結構的上部凹陷側拋物面的一部分，中央支臂的上部凹陷側凸沿曲面處于同一曲面內，則形成的多組拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面處于同一拋物面內。如此，主支撐鋼管和安裝于其上的多組拋物面反射鏡支撐結構，構成槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構。槽式拋物面太陽能聚光器的拋物面反射鏡子鏡安裝在槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構上，便構成一個槽式拋物面太陽能聚光器。所述主支撐鋼管由圓形薄壁鋼管加工而成，在與所述主支撐鋼管軸線垂直的平面內，沿主支撐鋼管的圓周至少布置有三個中央支臂固定板，同一個平面內的中央支臂固定板為一中央支臂固定板組，固定一個中央支臂，沿主支撐鋼管軸線方向布置有多個中央支臂固定板組，以固定多個所述中央支臂。中央支臂固定板組的數量為偶數。從所述主支撐鋼管任意一端算起，在主支撐鋼管的軸線方向上，第一個所述中央支臂固定板組與第二個所述中央支臂固定板組的間距等于在同一拋物面反射鏡子鏡上在拋物面反射鏡子鏡直線邊方向上的兩支撐連接塊之間的間距；第二個所述中央支臂固定板組與第三個所述中央支臂固定板組的間距等于拋物面反射鏡子鏡上的支撐連接塊到與其距離最近的拋物面反射鏡子鏡曲線邊距離的兩倍，再加上在主支撐鋼管軸線方向上相鄰的兩塊拋物面反射鏡子鏡之間的間距。第三個所述中央支臂固定板組與第四個所述中央支臂固定板組的間距等于第一個所述中央支臂固定板組與第二個所述中央支臂固定板組的間距，第四個所述中央支臂固定板組與第五個所述中央支臂固定板組的間距等于第二個所述中央支臂固定板組與第三個所述中央支臂固定板組的間距，以此類推可確定各中央支臂固定板組的間距。所述中央支臂由薄鋼板壓制而成并呈對稱結構，并在所述中央支臂的外形輪廓四周形成直角凸沿，中央支臂上部凹陷側的直角凸沿形成中央支臂上部凹陷側凸沿曲面，此凸沿曲面是拋物面鏡支撐結構上部凹陷側拋物面的中心部分。所述中央支臂的上部凹陷側凸沿曲面上至少設有兩個對稱的拋物面反射鏡子鏡定位板，并設有拋物面反射鏡子鏡固定孔。所述中央支臂的下側中部設有半圓形凹槽，所述半圓形凹槽周圍至少布置有三個安裝孔，以固定橫跨在主支撐鋼管上的中央支臂。所述中央支臂左右兩端分別設有一個凸出定位塊，用于定位與其相連的兩個側支臂。所述中央支臂上沖壓有孔腔，并沿孔腔的輪廓形成與中央支臂外形輪廓直角凸沿同向的直角凸沿。孔腔的形狀既有橢圓形的，又有倒角的不規則四邊形的。所述側支臂由薄鋼板壓制而成，并在所述側支臂的外形輪廓四周形成直角凸沿， 側支臂上部凹陷側的直角凸沿形成側支臂上部凹陷側的凸沿曲面，此凸沿曲面是拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面的外側部分。在所述側支臂上部凹陷側凸沿曲面上設有拋物面反射鏡子鏡固定孔。當槽式拋物面太陽能聚光器拋物面反射鏡在拋物曲線方向上由兩種或兩種以上的拋物面反射鏡子鏡拼裝而成時，且拋物面反射鏡子鏡的拼裝縫隙處于側支臂上部凹陷側凸沿曲面范圍內，在所述側支臂上部凹陷側凸沿曲面上應設有拋物面反射鏡子鏡定位板，以確定在形成所述拼裝縫隙的兩塊拋物面反射鏡子鏡中與所述主支撐鋼管的軸線距離較遠的拋物面反射鏡子鏡的位置。所述側支臂下部凸出側輪廓線是三條直線相連成的折線，使側支臂沿拋物面的拋物曲線向外側逐漸變窄；所述側支臂較寬的側部端設有一個凹槽，凹槽與所述的中央支臂上的凸出定位塊配合，使側支臂在中央支臂上準確定位。 所述側支臂上沖壓有孔腔，并沿孔腔的輪廓形成與側支臂外形輪廓直角凸沿同向的直角凸沿。孔腔的形狀是橢圓形，并在兩個橢圓形孔腔之間布置有兩個相對的圓弧邊三角形孔腔。


下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。圖1為槽式拋物面太陽能聚光器側視圖；圖2為中央支臂和與其相連的兩側支臂組成的拋物面反射鏡支撐結構；圖3為本發明的主支撐鋼管；圖4為本發明的主支撐鋼管側視圖；圖5為本發明的中央支臂；圖6為本發明的中央支臂在主支撐鋼管上的布置圖；圖7為本發明的側支臂；圖8為本發明的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構透視圖；圖9為當拋物面反射鏡由兩種拋物面反射鏡子鏡拼裝而成時，兩種拋物面反射鏡子鏡在拋物面反射鏡支撐結構上定位及固定示意圖；圖10為當拋物面反射鏡由一種拋物面反射鏡子鏡拼裝而成時，拋物面反射鏡子鏡在拋物面反射鏡支撐結構上定位及固定示意圖；圖11為由兩種拋物面反射鏡子鏡拼裝成拋物面反射鏡的槽式拋物面太陽能聚光器的透視圖；圖12為由一種拋物面反射鏡子鏡拼裝成拋物面反射鏡的槽式拋物面太陽能聚光器的透視圖。
具體實施例方式如圖1和圖8所示，本發明槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構由中央支臂1及與其相連的側支臂2，以及主支撐鋼管3構成。如圖2所示，一個中央支臂1的兩端連接兩個對稱的側支臂2，構成一組拋物面反射鏡支撐結構。中央支臂1的上沿輪廓線和其兩端連接的兩個側支臂2的上沿輪廓線形成拋物線形狀。在拋物面反射鏡支撐結構的上部凹陷側10處，中央支臂1上部凹陷側凸沿曲面與兩個側支臂2上部凹陷側凸沿曲面構成拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面，此拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面與所述的槽式拋物面太陽能聚光器拋物面反射鏡的拋物面形狀相同。如圖5所示，中央支臂1由薄鋼板壓制而成并呈對稱結構，并在其外形輪廓四周形成直角凸沿13，同時在中央支臂1上部凹陷側15處形成中央支臂上部凹陷側凸沿曲面，此曲面是圖2所示拋物面鏡支撐結構上部凹陷側拋物面的中心部分8 ；在中央支臂上部凹陷側凸沿曲面上沖制有兩個對稱的拋物面反射鏡子鏡定位板4和兩個對稱的拋物面反射鏡子鏡固定孔13，中央支臂1下部兩側各有一個斜邊18，中央支臂1的下側中部設有半圓形的凹槽16，凹槽16周圍布置有三個安裝孔17。中央支臂1左右兩端各有一個凸出定位塊 12。
如圖7所示，側支臂2也是由薄鋼板壓制而成，并在其外形輪廓四周形成直角凸沿 19，同時在上部凹陷側20處形成側支臂上部凹陷側凸沿曲面，側支臂上部凹陷側凸沿曲面是圖2所示的拋物面鏡支撐結構上部凹陷側拋物面的外側部分9。側支臂上部凹陷側凸沿曲面上沖制有拋物面反射鏡子鏡固定孔13、21。其下部凸出側23的輪廓線是由三條直線相連成的折線，并使側支臂2沿拋物面的拋物曲線向外側逐漸變窄；其側部端較寬的一端設有一個凹槽22。如圖3所示，主支撐鋼管3由薄壁鋼管加工而成。如圖4所示，在與主支撐鋼管3 軸線垂直的平面內，在主支撐鋼管3頂部象限點及左右象限點處各設置有一個中央支臂固定板11，三個支臂中央支臂固定板11為一個中央支臂固定板組，固定一個所述的中央支臂 1。如圖3所示，沿主支撐鋼管3的軸線方向布置有多組中央支臂固定板組，其數量為偶數。 兩個中央支臂固定板組的間距a'與圖10或圖12中的在同一塊拋物面反射鏡子鏡上在拋物面反射鏡子鏡直線方向上兩塊支撐連接塊M之間的間距a相等；圖3中兩個中央支臂固定板組之間的間距d'，由圖10中的拋物面反射鏡子鏡上的支撐連接塊對到與其距離最近的拋物面反射鏡子鏡曲線邊的距離b和在主支撐鋼管3軸線方向上兩個相鄰拋物面反射鏡子鏡之間的間距c決定，d' = d =沘+c。在組裝槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構時，如圖6所示，首先將中央支臂1垂直橫跨在主支撐鋼管3上，并通過中央支臂固定板11與主支撐鋼管3固連，多個中央支臂1 沿主支撐鋼管3軸線布置并與主支撐鋼管3固聯，并使中央支臂上部凹陷側凸沿曲面處于同一曲面內。如圖8所示，再將兩個對稱的側支臂2分別與中央支臂1的兩端相連，側支臂 2上的凹槽22與中央支撐1上的凸出定位塊12配合，使側支臂2在中央支臂1上準確定位并被固定。因此，一個中央支臂1和與其相連的兩個側支臂2成為一組拋物面反射鏡支撐結構。多個中央支撐1與其兩側的側支臂2相連，形成多組拋物面反射鏡支撐結構。拋物面反射鏡支撐結構沿主支撐鋼管3軸線方向的間距由中央支臂固定板11沿主支撐鋼管 3軸線方向的間距確定。由于中央支臂上部凹陷凸沿曲面是拋物面鏡支撐結構上部凹陷側拋物面的一部分，中央支臂上部凹陷側凸沿曲面處于同一曲面內，則形成的多組拋物面反射鏡支撐結構的上部凹陷側拋物面處于同一拋物面內。這樣安裝于主支撐鋼管3上的多組拋物面反射鏡支撐結構構成具有適當精度的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構。如圖1、圖9、圖11所示，槽式拋物面太陽能聚光器拋物面反射鏡由多塊位于槽式拋物面太陽能聚光器內側的拋物面反射鏡內子鏡5和多塊位于槽式拋物面太陽能聚光器外側的拋物面反射鏡外子鏡7在槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構上拼裝而成，且拋物面反射鏡內子鏡5和拋物面反射鏡外子鏡7拼裝縫隙處于側支臂上部凹陷側凸沿曲面范圍內。如圖1、圖2、圖7、圖8、圖9所示，在所述側支臂上部凹陷側凸沿曲面上沖制有拋物面反射鏡子鏡定位板6，以確定拋物面反射鏡外子鏡7的位置。如圖9所示，拋物面反射鏡外子鏡7通過側支臂2上的固定孔21固定在拋物面反射鏡支撐結構上；拋物面反射鏡內子鏡 5由定位板4確定其在拋物面反射鏡支撐結構曲線方向上的位置，并通過中央支臂1上的固定孔13和側支臂2上的固定孔13固定在拋物面反射鏡支撐結構上。如圖10、圖12所示，槽式拋物面太陽能聚光器拋物面反射鏡由多塊拋物面反射鏡子鏡25拼裝而成，拋物面反射鏡子鏡25在拋物面反射鏡支撐結構曲線方向上的位置由中央支臂1上的定位板4確定，并通過中央支臂1上的固定孔13和側支臂2上的固定孔13、21固定在拋物面反射鏡支撐結構上，而在側支臂2上不必設定位板。如圖11所示的拋物面反射鏡內子鏡5和拋物面反射鏡外子鏡7以及如圖12所示的拋物面反射鏡子鏡25，分別安裝于兩個間距為a'的中央支臂固定板組上的兩個拋物面鏡支撐結構上，這兩個拋物面反射鏡支撐結構的間距為a = a'。這樣就確定了拋物面反射鏡子鏡在主支撐鋼管3軸線方向的位置。這樣，拋物面反射鏡子鏡安裝在槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構上，便構成一個槽式拋物面太陽能聚光器，而不需要進一步調整，可節省大量的調整工時。在大規模槽式太陽能熱發電中，一個50MWe的電站需要至少7000個以上長12米開口 5. 76米的槽式拋物面太陽能聚光器，每個槽式拋物面太陽能聚光器拋物面反射鏡又由至少觀塊拋物面反射鏡子鏡拼裝而成。如此眾多數量的槽式拋物面太陽能聚光器必須安裝調形簡單，以便降低安裝成本。本發明可大幅度降槽式拋物面太陽能聚光器整體面型調整工時，加快電站的建設速度。
權利要求
1.一種槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構，其特征在于，所述的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構由中央支臂(1)及與其相連的側支臂(2)，以及主支撐鋼管(3)構成；多個中央支臂(1)沿主支撐鋼管(3)軸線布置，垂直橫跨在主支撐鋼管(3)上，通過中央支臂固定板(11)與主支撐鋼管(3)固連，并使多個中央支臂(1)的上部凹陷側凸沿曲面處于同一曲面內；每個中央支臂(1)的兩側各連接一個側支臂O)，形成一組拋物面反射鏡支撐結構；多個中央支臂(1)及其兩側的側支臂(2)形成多組拋物面反射鏡支撐結構；中央支臂 (1)的上沿輪廓線和兩個側支臂O)的上沿輪廓線形成拋物線形狀；在所述的拋物面反射鏡支撐結構的上部凹陷側(10)處，中央支臂(1)上部凹陷側凸沿曲面與其兩側的兩個側支臂(2)上部凹陷側凸沿曲面構成拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面，此拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面與所述的槽式拋物面太陽能聚光器拋物面反射鏡的拋物面形狀相同；多組拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面處于同一拋物面內；主支撐鋼管 (3)與固定其上的多組拋物面反射鏡支撐結構形成槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構；所述的槽式拋物面太陽能聚光器的拋物面反射鏡子鏡安裝在所述的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構上。
2.如權利要求1所述的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構，其特征在于，所述的主支撐鋼管(3)由圓形薄壁鋼管加工而成；在與主支撐鋼管(3)軸線垂直的平面內沿主支撐鋼管(3)的圓周至少布置有三個中央支臂固定板(11)，同一個平面內的中央支臂固定板(11) 為一個中央支臂固定板組，固定一個所述的中央支臂(1)。
3.如權利要求1所述的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構，其特征在于，沿主支撐鋼管(3)軸線方向上布置有多個中央支臂固定板組，中央支臂固定板組的數量為偶數；從所述主支撐鋼管(3)任意一端算起，在主支撐鋼管(3)的軸線方向上，第一個所述中央支臂固定板組與第二個所述中央支臂固定板組的間距等于在同一拋物面反射鏡子鏡上在拋物面反射鏡子鏡直線邊方向上的兩支撐連接塊04)之間的間距；第二個所述中央支臂固定板組與第三個所述中央支臂固定板組的間距等于拋物面反射鏡子鏡上的支撐連接塊04)到與其距離最近的拋物面反射鏡子鏡曲線邊距離的兩倍，再加上在主支撐鋼管(3)軸線方向上相鄰的兩塊拋物面反射鏡子鏡之間的間距；第三個所述中央支臂固定板組與第四個所述中央支臂固定板組的間距等于第一個所述中央支臂固定板組與第二個所述中央支臂固定板組的間距，第四個所述中央支臂固定板組與第五個所述中央支臂固定板組的間距等于第二個所述中央支臂固定板組與第三個所述中央支臂固定板組的間距，以此類推。
4.如權利要求1所述的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構，其特征在于，所述的中央支臂(1)呈對稱結構，由薄鋼板壓制而成，并在中央支臂(1)的外形輪廓四周形成直角凸沿；中央支臂⑴上部凹陷側的直角凸沿形成中央支臂⑴上部凹陷側凸沿曲面，此凸沿曲面是拋物面鏡支撐結構上部凹陷側拋物面的中心部分；在中央支臂(1)上部凹陷側凸沿曲面上對稱地設有拋物面反射鏡子鏡定位板和拋物面反射鏡子鏡固定孔，用于定位和固定拋物面反射鏡子鏡；所述中央支臂(1)的兩端分別設有凸出定位塊，用于定位與其相連的兩個側支臂；所述中央支臂(1)的下部凸出側輪廓線是兩條分別向外向上傾斜的斜邊；所述中央支臂(1)的下側中央設有半圓形凹槽，半圓形凹槽周圍至少布置有三個安裝孔，以使所述中央支臂(1)橫跨并固連在所述主支撐鋼管(3)上。
5.如權利要求1所述的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構，其特征在于，所述的側支臂(2)是由薄鋼板壓制而成，并在側支臂(2)的外形輪廓四周形成直角凸沿；側支臂(2)上部凹陷側的直角凸沿形成側支臂( 上部凹陷側凸沿曲面，此凸沿曲面是拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面的外側部分；側支臂(2)上部凹陷側凸沿曲面上設有反射鏡固定孔；所述的側支臂(2)的下部凸出側的輪廓線是三條直線相連成的折線，使所述側支臂(2) 沿拋物面的拋物曲線向外側逐漸變窄；所述的側支臂O)的較寬的側部端設有一個凹槽， 所述的凹槽與所述中央支臂(1)上的凸出定位塊配合，使所述側支臂(2)在所述中央支臂 (1)上準確定位。
6.如權利要求1所述的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構，其特征在于，當槽式拋物面太陽能聚光器拋物面反射鏡由兩種或兩種以上的拋物面反射鏡子鏡拼裝而成時，且拋物面反射鏡子鏡直線邊的拼裝縫隙處于側支臂(2)上部凹陷側凸沿曲面范圍內，在所述側支臂(2)上部凹陷側凸沿曲面上應設有拋物面反射鏡子鏡定位板，以確定在形成所述拼裝縫隙的兩塊拋物面反射鏡子鏡中與所述主支撐鋼管(3)軸線距離較遠的拋物面反射鏡子鏡的位置。
7.如權利要求1或4所述的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構，其特征在于，所述的中央支臂(1)上沖壓有孔腔，并沿孔腔的輪廓形成直角凸沿，直角凸沿的方向與所述中央支臂(1)的外形輪廓直角凸沿的方向相同。
8.如權利要求1或5所述的槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構，其特征在于，所述的側支臂(2)上沖壓有孔腔，并沿孔腔的輪廓形成直角凸沿，直角凸沿的方向與所述側支臂(2) 的外形輪廓直角凸沿的方向相同。
全文摘要
一種槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構。多個中央支臂(1)沿主支撐鋼管(3)軸線布置，并垂直橫跨固連在主支撐鋼管(3)上。多個中央支臂(1)上部凹陷側凸沿曲面處于同一曲面內。每個中央支臂(1)兩側各連接一個側支臂(2)，形成多組拋物面反射鏡支撐結構。中央支臂(1)上部凹陷側凸沿曲面與兩個側支臂(2)上部凹陷側凸沿曲面構成拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面，該拋物面與槽式拋物面太陽能聚光器的拋物面反射鏡的拋物面形狀相同。多組拋物面反射鏡支撐結構上部凹陷側拋物面處于同一拋物面內，形成槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構。拋物面反射鏡子鏡拼裝于槽式拋物面太陽能聚光器支撐結構上，形成槽式拋物面太陽能聚光器。
文檔編號G02B19/00GK102289050SQ20111019593
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者付向東, 王志峰 申請人:中國科學院電工研究所