CN105141236B - 一种太阳能跟踪旋转平台设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能跟踪旋转平台设备，特征是刚性转盘的最外圈设有外圈梁，刚性转盘的圆心处设有管线通道；以刚性转盘的圆心为同心圆设有同心圆轨道，同心圆轨道与横梁或竖梁的投影相交点处设有走轮，走轮与刚性转盘的下腹部相固接，轮面朝下；至少一圈同心圆轨道与横梁或竖梁的相交处的轨道立面上设置有定心轮，定心轮的轮面紧贴同心圆轨道的外立面或内立面，另一端固接于定心轮架之侧，定心轮架固接于刚性转盘之下腹；外圈梁的外侧面上，沿圆周间断或连续分布着钢丝绳槽，总匝数大于一圈的拽引钢丝绳被限制在钢丝绳槽之内；拽引钢丝绳的中段穿绕过拽引机上的导轮和拽引轮的凹槽内；拽引钢丝绳的一端或两端通过收紧弹簧固定在转盘的腹部内。

Description

一种太阳能跟踪旋转平台设备

技术领域

本发明属于太阳能利用接收技术领域，具体涉及一种太阳能跟踪旋转平台设备。

背景技术

目前，人类对太阳能的利用接收进行了大量实验性的研究，发现对太阳进行同步跟踪很有必要，同时在这个领域中也产生了许多发明创造，但尚未见到单个跟踪器能承载兆瓦级或数十兆瓦级的大型或超大型的太阳能接收器的旋转平台，本专利申请人根据自己对太阳能的多年研究，设计制造出了一种太阳能跟踪旋转平台设备，并对该领域的专利申请进行了检索，检索中找到一篇对比文件：中国实用新型授权专利，申请号“201020639157.6”，其涉及一种太阳能跟踪旋转平台驱动机构，本专利申请人将本发明的技术内容与之对比后，发现该实用新型授权专利存在如下缺陷：

1、：转盘用材大，转盘转动时，对转盘之上之承载物而言，承托支承点是一直变化着的，稳定性不佳，不利于承载物对太阳作准确跟踪；

2、 “第一连接梁”和“第二连接梁”的设置关系未与承载物在转盘上的分布特点协同考虑；

3、中心梁相交，未给承载物（太阳能光伏或光热接收器）留下专用之管线出口通路；

4、定心装置设于转盘之几何中心，对于巨型转盘（直径数十至数百米甚至数千米）来说，定心力过于集中，在风载或其它偏心力作用下，结构应力巨大，中点强度难以保证；

5、销齿式机械传动机构不利于巨型转盘（直径数十至数百米甚至数千米）之工作环境。由于钢材的线膨胀系数为12×l0^-4(cm/m·℃)，当转盘直径为100米时，在正负30度温差下，其直径变化量大至72mm；如若转盘直径大至1000米时，在正负30度温差下，其直径变化量大至720mm；在此变化量下“销齿式机械传动机构”之柱销与齿之间将产生“脱”齿或“卡”齿，无法工作；

6、未设置增加转盘平面钢性、防止转盘在综合外力作用下“失圆”的斜拉筋，易导致转盘脱轨、崩塌。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种太阳能跟踪旋转平台设备，它能够达到设备稳定性好，对太阳作准确跟踪的目的。

为解决上述技术问题本发明采用了如下技术方案：

本发明的太阳能跟踪旋转平台设备，包括由2行或2行以上彼此相互平行的横梁和竖梁构成的刚性转盘组成，横梁和竖梁相互垂直或相交，相互平行的横梁和竖梁之上安装有一定间距的成行的承载物，所述的承载物为太阳能光伏或光热接收器，其特征是：所述的刚性转盘的最外圈设有外圈梁，刚性转盘的圆心处设有管线通道；以刚性转盘的圆心为同心圆设有2个或2个以上的同心圆轨道，同心圆轨道与横梁或竖梁的投影相交点处可以设走轮，走轮与刚性转盘的下腹部相固接，轮面朝下，其轴向延长线指向同心圆之圆心；至少一圈同心圆轨道与横梁或竖梁的相交处的轨道立面上设置有定心轮，定心轮的轮面紧贴同心圆轨道的外立面或内立面，另一端固接于定心轮架之侧，定心轮架固接于刚性转盘之下腹；外圈梁的外侧面上，沿圆周间断或连续分布着钢丝绳槽，总匝数大于一圈的拽引钢丝绳被限制在钢丝绳槽之内；拽引钢丝绳的中段穿绕过拽引机上的导轮和拽引轮的凹槽内；拽引钢丝绳的一端或两端通过收紧弹簧固定在转盘的腹部内；以所述的刚性转盘的圆心为同心圆，设置2个或2个以上的同心圆轨道，每相邻两圈同心圆轨道间的大圈直径比小圈直径大3～50米；若设同心圆的轨道为N圈，且最外圈为第N圈，则定心轮宜设置在［N-（0～15）］圈之上；所述的刚性转盘采用钢丝拽引法，并在拽引钢丝绳的端头设置收紧弹簧，使得不同温度下拽引钢丝绳的长度变化量被收紧弹簧所消纳，保证设备的正常运行；所述的刚性转盘的腹部可设有一组及一组以上的斜拉筋，以确保刚性转盘不失圆、不脱轨；所述的以刚性转盘的圆心为同心圆设有2个或2个以上的同心圆轨道的同心圆路轨之横截面宽度可以根据从里圈到外圈逐渐增宽的方法作变形之预补偿；所述的以刚性转盘的圆心为同心圆设有2个或2个以上的同心圆轨道的同心圆路轨之踏面可以用以水泥或石材或地砖或钢材或玻璃材料制成；所述的管线通道可以用水泥或石材或塑料或橡胶或钢材材料制成；管线通道可在同心圆轨道踏面之下，沿水平方向向圆心之外延伸，穿过所有同心圆轨道，将水或电或汽或气或油或融熔盐导入或导出本设备；所述的走轮置换成浮力大于承重的浮子，可以成为浮在水面上的太阳跟踪旋转平台设备；将所述的同心圆轨道连同整体设备一起支高至所需高度，可以成为装设于屋顶及其它高台之上的太阳跟踪旋转平台设备。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比较，具有如下的优点和效果：

1、本发明的走轮与转盘相固接，轮面朝下，作用于平整地面或轨道之上，当转盘转动时，之上之承载物与转盘底下之承托支承点(走轮)之位置是固定不变的，稳定性好，利于对太阳作准确跟踪；

2、本发明的转盘由多行彼此相互平行的横梁、竖梁构成，横梁与竖梁相互垂直或相交，最外圈设外圈梁，相互平行的横梁、竖梁之上便于有规律地安装一定间距的成行的承载物；

3、本发明的转盘专设管线通道，便于水、电、汽、气、油管路的接入或接出；

4、本发明的转盘在外圈（中心以外的适当同心圆）侧壁专设一组横置的定心轮，用于转盘的整体定心，将风载或其它偏心力分散作用到外圈基础之上；

5、本发明的转盘采用钢丝拽引法，并在拽引钢丝绳的端头设置一收紧弹簧，使得不同温度下刚性转盘的直径和拽引钢丝绳的长度之变化量被收紧弹簧所消纳，保证设备的正常运行；钢丝绳又是均匀地环绕在转盘的外缘，在摩擦力的作用下，拽引力被分散作用在外圆周各切点之上，使得转盘受力均匀；

6、本发明的转盘，其腹部设有一至数组斜拉筋，可以确保同心圆轨道不失圆、不脱轨。

附图说明

图1是本发明的一种太阳能跟踪旋转平台设备的结构俯视图。

图2是图1的A—A剖视图。

图3是图2的K向仰视图。

图4是本发明的一种太阳能跟踪旋转平台设备中的拽引机结构示意图。

图5是本发明的一种太阳能跟踪旋转平台设备中的收紧弹簧（9）与拽引钢丝绳（2）的连接关系图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但并非对本发明的限制，凡依照本发明公开内容所作的任何本领域的等同替换 ，均属本发明的保护范围。

如图1、2、3、4、5所示，本发明的一种太阳能跟踪旋转平台设备，包括由2行或2行以上彼此相互平行的横梁3-1和竖梁3-2构成的刚性转盘3组成，横梁3-1和竖梁3-2相互垂直或相交，相互平行的横梁3-1或竖梁3-2之上安装有一定间距的成行的承载物，所述的承载物为太阳能光伏或光热接收器，其特征是所述的刚性转盘3的最外圈设有外圈梁3-3，刚性转盘3的圆心处设有管线通道8；以刚性转盘3的圆心为同心圆设有2个或2个以上的同心圆轨道7，同心圆轨道7与横梁3-1或竖梁3-2的投影相交点处可以设走轮6，走轮6与刚性转盘3的下腹部相固接，轮面朝下，其轴向延长线指向同心圆之圆心；至少一圈同心圆轨道7与横梁3-1或竖梁3-2的相交处的轨道立面上设置有定心轮5，定心轮5的轮面紧贴同心圆轨道7的外立面或内立面，另一端固接于定心轮架4之侧，定心轮架4固接于刚性转盘3之下腹；外圈梁3-3的外侧面上，沿圆周间断或连续分布着钢丝绳槽1，总匝数大于一圈的拽引钢丝绳2被限制在钢丝绳槽1之内；拽引钢丝绳2的中段穿绕过拽引机10上的导轮10-2和拽引轮10-1的凹槽内；拽引钢丝绳2的一端或两端通过收紧弹簧9固定在转盘3的腹部内，横梁3-1和竖梁3-2可以为组合梁。

以所述的刚性转盘3的圆心为同心圆，设置2个或2个以上的同心圆轨道7，每相邻两圈同心圆轨道间的大圈直径比小圈直径大3～50米。

设所述的同心圆轨道为N圈，且最外圈为第N圈，则定心轮5宜设置在［N-（0～15）］圈之上。

所述的刚性转盘3采用钢丝拽引法，并在拽引钢丝绳2的端头设置收紧弹簧10，使得不同温度下刚性转盘的直径和拽引钢丝绳2的长度之变化量被收紧弹簧10所消纳，保证设备的正常运行。

所述的刚性转盘3的腹部设有一组及一组以上的斜拉筋3-4，以确保刚性转盘3不失圆、不脱轨。

所述的以刚性转盘3的圆心为同心圆设有2个或2个以上的同心圆轨道7的同心圆路轨之横截面宽度可以根据从里圈到外圈逐渐增宽的方法作变形之预补偿。

所述的以刚性转盘3的圆心为同心圆设有2个或2个以上的同心圆轨道7的同心圆路轨之踏面可以用以水泥或石材或地砖或钢材或玻璃材料制成；所述的管线通道8可以用水泥或石材或塑料或橡胶或钢材材料制成。

管线通道8可在同心圆轨道7的踏面之下，沿水平方向向圆心之外延伸，穿过所有同心圆轨道，将水或电或汽或气或油或融熔盐导入或导出本设备。

所述的走轮6置换成浮力大于承重的浮子，可以成为浮在水面上的太阳跟踪旋转平台设备。

所述的同心圆轨道7连同整体设备一起支高至所需高度，可以成为装设于屋顶及其它高台之上的太阳跟踪旋转平台设备。

本发明的设备，由于拽引钢丝绳2卷绕在最外圈的外圈梁3-3之上，单位拽引力在设备上能产生最大旋转力矩，功耗小、运行平稳，只要使电机10-4与减速机10-3正常运行，就可以轻松地拖拽着设备作绕其圆心的正、反向旋转，以对太阳作方位角跟踪运动。由于基本均布于转盘3下腹部的走轮6的作用，使得载荷均匀地落在各同心圆轨道7之上。由于定心轮5的作用，使得设备在承受巨大的外力（如风载、地震）之时尚能保持正常运行而不致脱轨、垮塌。由于设备工作于户外，温差极其悬殊，无论是刚性转盘3还是拽引钢丝绳2本身，都会产生不可忽视的热涨冷缩效应，这种效应一旦产生，在拽引钢丝绳2的端头设置的收紧弹簧10的作用下，刚性转盘3的直径和拽引钢丝绳2的长度之变化量被收紧弹簧10所消纳，保证设备的正常运行。由于设有相互平行的横梁3-1和相互平行的竖梁3-2，光伏或光热设备可成行地布设于转盘3之上。由于在设备的圆心处专设了管线通道8，使得电缆和各种管线能通过旋转接头或柔性悬挂通入或通出本设备。本发明的设备结构简单，操作方便，适用性强，可用于兆瓦级或数十兆瓦级的大型或超大型的太阳能接收器作为旋转平台。

以上是本发明的优选实施方式，它显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的的效果和优点，是对本发明提供的一种太阳能跟踪旋转平台设备进行了详细介绍，未详细说明的技术特征均为公知技术。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，这个实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本行业的技术人员来说，应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体个例的结构，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，（比如同心圆轨道与地面同高或凹入地面、专设凸出地面的同心圆轨道用于承托定心轮）凡依上述构思所作的相类似改变，理应属于本发明的涵盖内容，本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种太阳能跟踪旋转平台设备，包括由2行或2行以上彼此相互平行的横梁(3-1)和竖梁(3-2)构成的刚性转盘(3)组成，横梁(3-1)和竖梁(3-2)相互垂直或相交，相互平行的横梁(3-1)或竖梁(3-2)之上安装有一定间距的成行的承载物，所述的承载物为太阳能光伏或光热接收器，其特征是所述的刚性转盘(3)的最外圈设有外圈梁(3-3)，刚性转盘(3)的圆心处设有管线通道(8)；以刚性转盘(3)的圆心为同心圆设有2个或2个以上的同心圆轨道(7)，每相邻两圈同心圆轨道间的大圈直径比小圈直径大3～50米，同心圆轨道(7)与所有横梁(3-1)或所有竖梁(3-2)的水平投影相交点处均设走轮(6)，走轮(6)与刚性转盘(3)的下腹部相固接，轮面朝下，其轴向延长线指向同心圆之圆心；至少一圈同心圆轨道(7)与横梁(3-1)或竖梁(3-2)的相交处的轨道立面上设置有定心轮(5)，所述同心圆轨道(7)为N圈，且最外圈为第N圈，则定心轮(5)设置在[N-(0～15)]圈之上，定心轮(5)的轮面紧贴同心圆轨道(7)的外立面或内立面，另一端固接于定心轮架(4)之侧，定心轮架(4)固接于刚性转盘(3)之下腹；外圈梁(3-3)的外侧面上，沿圆周间断或连续分布着钢丝绳槽(1)，总匝数大于一圈的拽引钢丝绳(2)被限制在钢丝绳槽(1)之内；拽引钢丝绳(2)的中段穿绕过拽引机(10)上的导轮(10-2)和拽引轮(10-1)的凹槽内；拽引钢丝绳(2)的一端或两端通过收紧弹簧(9)固定在刚性转盘(3)的腹部内；所述刚性转盘(3)的腹部设有一组及一组以上的斜拉筋(3-4)，以确保刚性转盘(3)不失圆、不脱轨。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪旋转平台设备，其特征是所述的刚性转盘(3)采用钢丝拽引法，并在拽引钢丝绳(2)的端头设置一个收紧弹簧(10)，使得不同温度下拽引钢丝绳(2)的长度变化量被收紧弹簧(10)所消纳，保证设备的正常运行。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪旋转平台设备，其特征是所述的以刚性转盘(3)的圆心为同心圆设有2个或2个以上的同心圆轨道(7)的同心圆路轨之横截面宽度根据从里圈到外圈逐渐增宽的方法作变形之预补偿。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪旋转平台设备，其特征是所述的以刚性转盘(3)的圆心为同心圆设有2个或2个以上的同心圆轨道(7)的同心圆路轨之踏面用以水泥或石材或地砖或钢材或玻璃材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪旋转平台设备，其特征是所述的管线通道(8)用水泥或石材或塑料或橡胶或钢材材料制成；管线通道(8)在同心圆轨道(7)的踏面之下，沿水平方向向圆心之外延伸，穿过所有同心圆轨道，将水或电或汽或气或油或融熔盐导入或导出本设备。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪旋转平台设备，其特征是所述的走轮(6)置换成浮力大于承重的浮子，成为浮在水面上的太阳跟踪旋转平台设备。

7.根据权利要求1或3或4或5所述的一种太阳能跟踪旋转平台设备，其特征是将所述的同心圆轨道(7)连同整体设备一起支高至所需高度，成为装设于屋顶及其它高台之上的太阳跟踪旋转平台设备。