CN105589170A - 一种桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了本发明提出的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，通过在预装框架的基础上进行安装构建，而形成整体的桁架式结构；所述的预装框架预先在工厂生产制造，预装框架在工厂生产时，加工环境好，容易控制到比较好的形面及尺寸精度，到现场组装成框架整体采用螺栓及铆接为主进行连接，容易保证精度，辅以少量的焊接来保证框架整体的强度；预装桁架以组件形式运到现场，与其他构件快速组装形成框架，具有强度高、组装方便、不易变形及运输成本低等优点。整体结构具有左右对称性，在不同使用温度下，结构的变形不引起镜面纵向方向的扭曲，保证反射光斑的直线度，提高使用效果；该结构大幅降低线性菲涅尔式反射镜场的制造成本以及运行中的能耗，对于降低太阳能热发电成本有着重要的意义。

Description

一种桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架

技术领域

本发明属于太阳能光热发电技术领域，特别涉及一种桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架。

背景技术

太阳能热发电技术是通过聚光器将太阳能聚集起来转化为热能，然后产生高温高压蒸汽驱动汽轮机发电。线性菲涅尔太阳能聚光热发电技术是目前太阳能热发电的一种常见的形式，通过多面线性反射镜构成的镜场将太阳能会聚成线状光斑，然后利用接收器将光能转化为热能，通过导热流体将热能吸收并传递到换热器。在换热器中导热流体的热量被用于加热水生成水蒸气，进而利用水蒸气驱动汽轮机做功发电。

在整个菲涅尔式太阳能热发电装置中，聚光镜场是最为关键的组件。镜场聚光效率直接关系到最终光能到电能的转化效率。典型的菲涅尔反射镜由多组平面镜构成，每组镜面独立跟踪太阳并将入射光反射到接收器。由于太阳能热发电技术中对于聚光比的要求以及接收器宽度有限，因此对线状光斑的宽度提出了一定的要求。为了得到宽度较窄的聚焦光斑，一种解决方法是减小单列反射镜的镜面宽度，然而为了得到较高的聚光比就需要增加反射镜列数，这会大幅度增加追踪装置成本。另外一种解决方法是使用带有微小弧度的反射镜来代替平面镜，但是由于微弧反射镜的加工精度难以保证，而且由于每列反射镜的焦距不同需要不同的弧度来聚焦太阳能，因而造成加工成本的上升。

由于反射镜面积巨大，反射镜框架结构的用量也很大，采用轻型的反射镜框架结构对降低系统成本尤其重要。反射镜框架的制造及使用地点距离较远，复杂的结构需要更多的运输成本，有必要简化结构降低运输成本。此外，由于反射镜和支架的重量较大，如果装置偏心严重会导致扭矩增大，从而增加驱动电机的工作负荷，增加太阳能聚光装置的运行成本。因此，支架的设计还要考虑到整体结构的重量分布问题。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，解决了反射镜框架重量大、结构复杂以及旋转偏心的问题，能够降低线性菲涅尔式反射镜场的制造成本以及运行中的能耗。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，包括由预装框架、横梁和纵梁构成的空间桁架，预装框架位于空间桁架的中间，其上端面安装多条相平行的横梁，横梁的两侧组成的两条直线上分别安装纵梁，两端面的预装框架与纵梁形成反射镜安装面，反射镜安装面与反射镜平行或相切；空间桁架的两端安装有转轴，对空间桁架提供支撑并允许其旋转。

所述的预装框架为平面桁架或空间桁架，根据反射镜的宽度选择相应的预装框架。

所述的空间桁架为三角空间桁架或四方体空间桁架；太阳能反射镜框架的整体结构具有左右对称性。。

所述的横梁通过焊接或者连接件固定在预装框架的上端面上，在横梁两侧通过螺栓连接、铆接或焊接的形式安装纵梁；

转轴轴心的位置与太阳能反射镜框整体的重心位置重叠。

所述的纵梁与预装框架的下端面之间还连接有支撑连杆，纵梁包括至少两个面，一个面为固定面，与横梁、预装框架相连接；另一个面为安装面，参与形成反射镜安装面。

所述的横梁采用方管、圆管以或金属板；所述的纵梁采用角钢、C型钢以及板材折弯形成的结构件，或者采用冷轧形成的结构件。

反射镜通过粘胶的方式固定到反射镜安装面上，反射镜安装面两侧边缘设有厚度一致的垫条，在垫条形成的槽中均匀注入粘接剂，在保证粘接强度基础上连续或非连续注。

构成反射镜安装面至少包括两条纵梁和预装框架的纵向梁，调节纵梁安装面的高度以及角度，对反射镜在宽度方向上的面形进行控制。

构成反射镜安装面至少包括两条纵梁和预装框架的两条纵向梁，所述的预装框架为空间桁架；纵梁关于框架中心对称布置。

反射镜安装面中，位于两侧的两条纵梁比位于中间的预装框架上端的纵向梁要高出一定高度；同时纵梁的安装面内侧较低，相对中间的预装框架上端的纵向梁有一定倾角，实现反射镜安装面与反射镜粘接面平行或相切；

为适应镜面的宽度，在横梁上再增加纵梁，增加构成反射镜安装面的纵梁的数量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提出的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，通过在预装框架的基础上进行安装构建，而形成整体的桁架式结构；所述的预装框架预先在工厂生产制造，预装框架在工厂生产时，加工环境好，容易控制到比较好的形面及尺寸精度，到现场组装成框架整体采用螺栓及铆接为主进行连接，容易保证精度，辅以少量的焊接来保证框架整体的强度。

本发明提出的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，在预装框架上端面安装多条横梁，横梁的两端组成的两条直线上安装纵梁，预装桁架上的纵梁与横梁两端的纵梁形成反射镜的安装面，反射镜安装面为平面，与反射镜在此处平行或相切，空间桁架的两端安装转轴，实现对支架的支撑并允许其旋转。预装桁架以组件形式运到现场，与其他构件快速组装形成框架，具有强度高、组装方便、不易变形及运输成本低等优点。

本发明提出的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，反射镜与纵梁通过粘接剂直接粘结，并可以通过调整纵梁的相对位置，通过反射镜冷弯的方式，使反射镜形成设计的面形。支架转轴轴心的位置与镜框整体的重心位置重叠，可以实现整体结构相对主轴的零偏心，显著减小了系统对于驱动电机以及减速机的要求。而现有线性菲涅尔反射镜框架存在结构重、框架相对旋转轴偏心严重，需要额外添加配重装置以及增加电动机负荷，框架采用焊接而成结构不便于运输。本发明的反射镜框架结构采用预装桁架结构作为主体，具有重量轻，强度好，不易变形的特点。

本发明提出的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，整体结构具有左右对称性，在不同使用温度下，结构的变形不引起镜面纵向方向的扭曲，保证反射光斑的直线度，提高使用效果。该结构大幅降低线性菲涅尔式反射镜场的制造成本以及运行中的能耗，对于降低太阳能热发电成本有着重要的意义。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的平面桁架式预装框架示意图。

图3-1为本发明的四方体空间桁架式预装框架示意图。

图3-2为本发明的三角空间桁架式预装框架示意图。

图4为本发明的横梁与预装框架的连接方式示意图。

图5为本发明实施例的横梁与纵梁的连接方式示意图。

图6为本发明实施例的反射镜与纵梁的连接方式示意图。

图中，1为预装框架，2为横梁，3为纵梁，31为预装框架上端的纵向梁，32为左侧端部纵梁，33为右侧端部纵梁，4为转轴，5为支撑连杆，6为平面桁架式预装框架，61为四方体空间桁架式预装框架，62为三角空间桁架式预装框架，7为方管，8为孔，9为反射镜，10为垫条，11为粘接剂。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，一种桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，包括由预装框架(1)、横梁(2)和纵梁(3)构成的空间桁架，预装框架(1)位于空间桁架的中间，其上端面安装多条相平行的横梁(2)，横梁(2)的两侧组成的两条直线上分别安装纵梁(3)，两端面的预装框架(1)的与纵梁形成反射镜安装面，反射镜安装面与反射镜(9)平行或相切；空间桁架的两端安装有转轴(4)，对空间桁架提供支撑并允许其旋转。

具体的，空间桁架的中间为预装框架1，在预装框架上端面安装有多条横梁2，横梁的两端组成的两条直线上安装纵梁3。空间桁架的两端安装转轴4，实现对支架的支撑并允许其旋转，转轴4轴心的位置与太阳能反射镜框整体的重心位置重叠。

预装框架在生产厂房组装，保证较好尺寸和面形精度，内部连接以焊接为主，提高结构的强度。预装框架在生产厂房生产组装，利用辅助工装及高精度自动化的设备下料、打安装孔，焊接时采用必要的工装夹具，保证预装框架有较好尺寸和面形精度，框架内部连接采用焊接能有效提高结构的强度。可以根据反射镜的宽度选择不同的预装框架，反射镜宽度较窄时，优先采用平面桁架。反射镜宽度较宽时，采用空间桁架可以提高反射镜框架整体的稳定性。预装框架采用平面桁架，运输时能够提高运输密度，减少运输成本。一般在桁架两端装有端面板，在端面板上焊接转轴4，或者转轴4预安装到一个底板，通过底板与端面板焊接或者螺栓连接

图2显示了一种平面桁架式预装框架6，图3-1、图3-2分别为四方体空间桁架式61和三角空间桁架式62的示意图。

所述的横梁通过焊接或者连接件固定在预装框架的上端面上，在横梁两侧通过螺栓连接、铆接或焊接的形式安装纵梁。

所述的纵梁与预装框架的下端面之间还连接有支撑连杆，纵梁包括至少两个面，一个面与横梁、预装框架相连接，另一个面形成反射镜的安装面。

图4显示了本实施例中横梁2与预装框架1的连接方式。预装框架1为平面桁架6，横梁2为圆管形。在桁架上端的方管7两侧开孔8，横梁2从孔8中穿过就位并与方管7在孔8周边点焊连接。

图5显示了本实施例中横梁2与纵梁的连接方式。纵梁是通过折弯或冷轧形成的异型构件，可通过边沿折弯或卷边等方式提高强度。横梁2末端采用压扁或焊接的方式过渡成为一平面，与另一侧的纵梁通过铆接连接，也可以通过螺栓或者焊接连接。采用铆接可以减少变形，同时获得较大的连接强度，提高支架的稳定性。

图6显示了本实施例中反射镜9在纵梁31上的安装方式。本实施例采用平面桁架6，在横梁2两端分别安装纵梁(左侧端部纵梁32、右侧端部纵梁33)，同时利用平面桁架的上端面作为预装框架上端的纵向梁31，因此共有三条纵梁。

两侧纵梁(左侧端部纵梁32、右侧端部纵梁33)的反射镜安装面比中间的预装框架上端的纵向梁31要高出一定高度(与反射镜聚焦的焦距有关，一般5-30mm)，同时纵梁32、33安装面内侧较低，相对中间的预装框架上端的纵向梁31有一定倾角(一般0.2-3度夹角)，实现纵梁的安装面与当地的反射镜9粘接面平行或相切。

安装面可以采用平面，也可以采用与当地反射镜所需面形一致的曲面。安装反射镜9时，在纵梁反射镜安装面两侧边缘粘贴厚度一致的垫条10，在垫条形成的槽中均匀注入粘结剂11(结构胶等)，注入粘结剂11后，将反射镜9准确放置到框架上，并在反射镜9中心沿纵向放置重物，保证反射镜9与粘结剂11接触并且使得粘结剂厚度与垫条厚度相一致，直到粘结剂11达到设计强度后取下重物。在保证粘接强度基础上，可选择连续或非连续注入减少粘接剂11的用量。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，包括由预装框架(1)、横梁(2)和纵梁(3)构成的空间桁架，预装框架(1)位于空间桁架的中间，其上端面安装多条相平行的横梁(2)，横梁(2)的两侧组成的两条直线上分别安装纵梁(3)，两端面的预装框架(1)与纵梁形成反射镜安装面，反射镜安装面与反射镜(9)平行或相切；空间桁架的两端安装有转轴(4)，对空间桁架提供支撑并允许其旋转。

2.如权利要求1所述的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，所述的预装框架(1)为平面桁架或空间桁架，根据反射镜的宽度选择相应的预装框架(1)。

3.如权利要求2所述的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，所述的空间桁架为三角空间桁架(62)或四方体空间桁架(61)；太阳能反射镜框架的整体结构具有左右对称性。

4.如权利要求1所述的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，所述的横梁(2)通过焊接或者连接件固定在预装框架(1)的上端面上，在横梁(2)两侧通过螺栓连接、铆接或焊接的形式安装纵梁(3)；

转轴(4)轴心的位置与太阳能反射镜框整体的重心位置重叠。

5.如权利要求1所述的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，所述的纵梁(3)与预装框架(1)的下端面之间还连接有支撑连杆，纵梁(3)包括至少两个面，一个面为固定面，与横梁(2)、预装框架(1)相连接；另一个面为安装面，参与形成反射镜安装面。

6.如权利要求1所述的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，所述的横梁(2)采用方管、圆管以或金属板；所述的纵梁(3)采用角钢、C型钢以及板材折弯形成的结构件，或者采用冷轧形成的结构件。

7.如权利要求1所述的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，反射镜(9)通过粘胶的方式固定到反射镜安装面上，反射镜安装面两侧边缘设有厚度一致的垫条(10)，在垫条形成的槽中均匀注入粘接剂(11)，在保证粘接强度基础上连续或非连续注入。

8.如权利要求1所述的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，构成反射镜安装面至少包括两条纵梁和预装框架的纵向梁，调节纵梁安装面的高度以及角度，对反射镜在宽度方向上的面形进行控制。

9.如权利要求1所述的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，构成反射镜安装面至少包括两条纵梁和预装框架的两条纵向梁，所述的预装框架为空间桁架；纵梁关于框架中心对称布置。

10.如权利要求8或9所述的桁架式线性菲涅尔太阳能反射镜框架，其特征在于，反射镜安装面中，位于两侧的两条纵梁比位于中间的预装框架上端的纵向梁要高出一定高度；同时纵梁的安装面内侧较低，相对中间的预装框架上端的纵向梁有一定倾角，实现反射镜安装面与反射镜粘接面平行或相切；

为适应镜面的宽度，还在横梁(2)上再增加纵梁(3)，增加构成反射镜安装面的纵梁的数量。