一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置，具體的說是一種應(yīng)用在太 陽能中低溫供熱的新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 為發(fā)展太陽能的利用，必須提高集熱器的供熱溫度。到達(dá)地球表面太陽福射的總 量盡管很大，但是能流密度低并且太陽能具有間斷性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)。因此如需提高集 熱器的供熱溫度就需要通過聚光器來提高太陽能的能流密度。聚光型集熱器的種類有很 多。槽式聚焦太陽能集熱器是中高溫集熱器的一種，主要由集熱器和作為聚光裝置的拋物 柱面反射鏡反射面、跟蹤裝置組成，其中聚光裝置中的跟蹤裝置能夠不斷地調(diào)整集熱器的 傾角和方位角，是集熱器產(chǎn)生中高溫?zé)崴谋ＷC?，F(xiàn)有的跟蹤裝置大多分為單軸跟蹤裝置 和雙軸跟蹤裝置兩種形式，雙軸跟蹤能夠保證入射光線時(shí)時(shí)刻刻垂直于集熱器開口，可W 使得拋物柱面反射鏡反射面接收全部太陽直射福射能，從而獲得比較多的能量。單軸跟蹤 僅僅滿足入射光線與主光軸、焦線在同一平面內(nèi)。由于太陽高度角的變化，入射光線與主光 軸之間存在的夾角會(huì)造成余弦損失，使得配備單軸跟蹤系統(tǒng)的集熱器的拋物柱面反射鏡反 射面接收到的太陽福射量較低，但跟蹤裝置會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高裝置成本，對 裝置的控制也增加了整個(gè)系統(tǒng)的使用成本。在應(yīng)用槽式聚焦太陽能集熱器的太陽能利用系 統(tǒng)中，由于跟蹤裝置直接或間接產(chǎn)生的費(fèi)用很大程度加長了系統(tǒng)的成本回收期，甚者在系 統(tǒng)壽命期內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生零收益的現(xiàn)象，從而影響了太陽能集熱器作為太陽能利用裝置 的推廣應(yīng)用，因此提供一種跟蹤裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便，使用成本低的拋物柱面反射鏡式 聚光裝置成為現(xiàn)有技術(shù)中亟待解決的問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 針對目前太陽能中低溫利用供熱溫度不高和集熱器集熱時(shí)間短、效率低的情況， 本實(shí)用新型提供了一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置，通過改進(jìn)拋物柱面反射鏡式聚光 裝置的結(jié)構(gòu)，可W通過季節(jié)性的手動(dòng)調(diào)節(jié)跟蹤裝置有效提高集熱器供熱溫度，并且同時(shí)提 供一種通過合理的跟蹤方法，在降低設(shè)備硬件成本和使用成本的基礎(chǔ)上提高太陽能的利用 率，從而提高太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性。使槽式集熱器在在太陽能中低溫利用時(shí)具有經(jīng)濟(jì)性。
[0004] 本實(shí)用新型提供了一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置，所述新型拋物柱面反射 鏡式聚光裝置包括聚光組件、手動(dòng)跟蹤組件、底座組件，所述聚光組件包括拋物柱面反射鏡 及位于拋物柱面反射鏡內(nèi)部的用于將集熱管固定在焦線上的集熱管定焦支撐部件和集熱 管緊固部件，所述底座組件用于將整個(gè)拋物柱面反射鏡式聚光裝置固定安裝在地面上，所 述手動(dòng)跟蹤組件連接聚光組件和底座組件并可W用于手動(dòng)調(diào)節(jié)拋物線反射鏡的俯仰角和 方位角，其特征在于，所述底座組件包括用于固定在地面的底座及安裝在底座上方，用于支 撐手動(dòng)跟蹤組件的支柱，所述手動(dòng)跟蹤組件包括下底板、轉(zhuǎn)動(dòng)板、俯仰軸及下支桿安裝座、 下支桿、上支桿、套管、上支桿安裝座，下底板安裝在支柱頂部且與地面平行，所述下底板和 轉(zhuǎn)動(dòng)板均為條形板，下底板的上表面和轉(zhuǎn)動(dòng)板的下表面之間通過俯仰軸連接，轉(zhuǎn)動(dòng)板可W俯仰軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸在下底板上方轉(zhuǎn)動(dòng)且可W放平覆蓋在下底板上，俯仰軸平行于下底板上 表面，俯仰軸在下底板上的安裝位置接近下底板的一個(gè)端部，下底板與俯仰軸安裝位置相 對的另一端部的側(cè)面具有缺口，轉(zhuǎn)動(dòng)板下表面與缺口對應(yīng)的位置具有上支桿安裝座，上支 桿的頂端通過上支桿安裝座可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)板下表面，上支桿下半部分可W伸入下底板 的缺口中，所述下支桿底端通過下支桿安裝座可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在下底板上表面接近缺口底部 的位置，下支桿頂端安裝有套筒，所述套筒軸線與下支桿軸線垂直，通過將上支桿末端伸入 套筒并將上支桿與套筒相對鎖定，可W將轉(zhuǎn)動(dòng)板與下底板鎖定在固定的打開角度上，所述 上支桿和下支桿及套筒可W將轉(zhuǎn)動(dòng)板與下底板的夾角鎖定在15°到75°之間。所述轉(zhuǎn)動(dòng)板上 表面具有轉(zhuǎn)軸下托，拋物柱面反射鏡底部具有轉(zhuǎn)軸上托，拋物柱面反射鏡通過轉(zhuǎn)動(dòng)下托、轉(zhuǎn) 動(dòng)上托及方位軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接于轉(zhuǎn)動(dòng)板上表面，方位軸的軸線與用俯仰軸軸線方向垂直， 且方位軸軸線與拋物柱面反射鏡的的焦線平行且通過拋物面的對稱面。拋物柱面反射鏡與 轉(zhuǎn)動(dòng)板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可調(diào)且可鎖定。所述拋物柱面反射鏡的幾何聚光比為10-30。
[0005] 所述的新型跟蹤拋物柱面反射鏡式聚光裝置，其特征是上支桿側(cè)面分布有用于容 納緊固螺栓頭部的凹坑。套筒側(cè)面具有螺紋通孔，上支桿在套筒中的鎖定方式為從套筒側(cè) 面螺紋通孔旋入緊固螺栓，并將緊固螺栓頭部伸入上支桿側(cè)面的凹坑中。
[0006] 所述的新型跟蹤拋物柱面反射鏡式聚光裝置，其特征是所述集熱管定焦支撐部件 為焊接在轉(zhuǎn)軸上托頂端的金屬扁桿，集熱管定焦支撐部件頂端具有集熱管固定環(huán)，所述集 熱管固定環(huán)側(cè)面開口且開口處徑向伸出的形成雙層凸板，所述雙層凸板上具有貫穿的螺紋 孔，所述集熱管固定環(huán)的軸線與拋物柱面反射鏡的焦線重合，當(dāng)集熱管插入集熱管固定環(huán) 時(shí)可W通過在螺紋孔中旋入螺栓的方式實(shí)現(xiàn)集熱管的固定。
[0007] 所述的新型跟蹤拋物柱面反射鏡式聚光裝置，其特征是所述拋物柱面反射鏡采用 為侶板貼附反光膜制作而成，所述拋物柱面反射鏡沿拋物柱面母線均分成2塊反射鏡片，在 使用時(shí)組裝成為完整的拋物柱面反射鏡。
[0008] 所述的新型跟蹤拋物柱面反射鏡式聚光裝置，其特征是轉(zhuǎn)軸上托11上部為向兩側(cè) 延伸的雙層夾片，將2塊反射鏡片分別由位于轉(zhuǎn)軸上托兩側(cè)的雙層夾片夾住后再進(jìn)行螺栓 緊固即可組成拋物柱面反射鏡。
[0009] 本實(shí)用新型還提供了一種新型跟蹤拋物柱面反射鏡式聚光裝置的使用方法，包括 W下步驟：
[0010] 1)在轉(zhuǎn)動(dòng)板平放時(shí)，拋物柱面反射鏡的焦線兩端分別指向南北方向，調(diào)節(jié)方位軸， 使拋物柱面的中垂面與地面垂直；
[0011] 2)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)板與下底板的夾角（即拋物柱面反射鏡的俯仰角），俯仰角依據(jù)夏至、 冬至和春分、秋分的太陽高度角變化規(guī)律做出調(diào)整。在北締30°-60°的范圍內(nèi)，令夏至前后 兩個(gè)月拋物柱面反射鏡的俯仰角調(diào)整為當(dāng)?shù)鼐喍?5°~15°，冬至前后兩個(gè)月拋物柱面反射 鏡的俯仰角調(diào)整為當(dāng)?shù)鼐喍惹伞銅15°，春分和秋分前后兩個(gè)月拋物柱面反射鏡的俯仰角調(diào) 整為當(dāng)?shù)鼐喍取?br>[0012] 本實(shí)用新型提供的一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置，它的創(chuàng)新之處有：
[0013] (1)本實(shí)用新型設(shè)及的跟蹤系統(tǒng)具有雙軸跟蹤的功能，既能通過上支桿、下支桿、 俯仰軸及其附屬機(jī)構(gòu)的配合來調(diào)節(jié)俯仰角。又能通過方位軸來調(diào)節(jié)方位角。
[0014] (2)拋物柱面反射鏡聚光采用侶板貼附反光膜的形式，侶板材料的采用可W降低 聚光組件的質(zhì)量，減小套管處緊固螺栓的負(fù)擔(dān)。運(yùn)種形式充分降低了整個(gè)裝置的造價(jià)，符合 太陽能經(jīng)濟(jì)性利用的觀點(diǎn)，且采用兩塊鏡片組成拋物柱面反射鏡，易于拆裝。
[0015] (3)提供了采用季節(jié)性調(diào)節(jié)拋物柱面反射鏡高度角的方法，實(shí)則為單軸跟蹤、南北 放置的方式。在將方位軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度固定不變的情況下，季節(jié)性的調(diào)節(jié)俯仰軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跟蹤 太陽的方位和高度，保證入射光線垂直于集熱器開口，通過優(yōu)選拋物柱面反射鏡的幾何聚 光比，我們驚奇的發(fā)現(xiàn)在僅采用上述簡化的調(diào)節(jié)方式的情況下，能夠顯著降低余弦損失，實(shí) 現(xiàn)對太陽能的充分利用，在華北地區(qū)的典型締度北締40%采用夏至前后兩個(gè)月拋物柱面反 射鏡的俯仰角調(diào)整為當(dāng)?shù)鼐喍?10,冬至前后兩個(gè)月拋物柱面反射鏡的俯仰角調(diào)整為當(dāng)?shù)?締度+10,春分和秋分前后兩個(gè)月拋物柱面反射鏡的俯仰角調(diào)整為當(dāng)?shù)鼐喍鹊恼{(diào)節(jié)方式?？?W使聚光裝置每年只需調(diào)整4次俯仰角的情況下，全年在主要日照時(shí)間(9~15時(shí)）內(nèi)均工作 在理想狀態(tài)(俯仰角與太陽高度角之和為75°~105°)
[0016] 綜上，本實(shí)用新型提供的新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置成本低廉而且操作簡 單，拆裝自由，能夠最大限度地提高太陽能的利用率。此裝置為小型聚光器，通過季節(jié)性的 手動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備的俯仰角即可最大限度的利用集熱器吸收太陽能，在大大簡化了跟蹤系統(tǒng)的 硬件成本和使用成本的同時(shí)，盡可能的提高了太陽能的利用率，有效提高了聚光效率和整 個(gè)裝置的使用經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說明】：
[0017] 圖1為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】提供的一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置整體 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】提供的一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置轉(zhuǎn)動(dòng) 板平放的狀態(tài)示意圖；
[0019] 圖3為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】提供的一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置的集 熱管緊固部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】提供的一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置的套 管與上支桿緊固結(jié)構(gòu)示意圖；
[002。 圖中，1-下支桿安裝座，2-下支桿，3-缺口，4-上支桿，5-套管，6-上支桿安裝座，7-方位軸，8-拋物柱面反射鏡，9-集熱管定焦支撐部件，10-集熱管緊固部件，11-轉(zhuǎn)軸上托， 12-轉(zhuǎn)軸下托，13-轉(zhuǎn)動(dòng)板，14-俯仰軸，15-下底板，16-支柱，17-地腳螺栓，18-底座，19-集熱 管固定環(huán)，20-螺栓孔，21 -雙層凸板，22-緊固螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步敘述本實(shí)用新型：
[0023] 本實(shí)用新型提供了一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置，所述拋物柱面反射鏡式 聚光裝置包括聚光組件、手動(dòng)跟蹤組件、底座組件，所述聚光組件包括拋物柱面反射鏡8及 位于拋物柱面反射鏡內(nèi)部的用于將集熱管固定在焦線上的集熱管定焦支撐部件9和集熱管 緊固部件10,所述底座組件用于將整個(gè)拋物柱面反射鏡式聚光裝置固定安裝在地面上，所 述手動(dòng)跟蹤組件連接聚光組件和底座組件并可W用于