一种碟式太阳能聚光镜装置的制作方法

本实用新型涉及碟式太阳能聚光装置，特别涉及一种低成本，易于加工、安装及维护的碟式太阳能聚光镜装置。

背景技术：

当下，电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约社会经济发展的瓶颈，积极寻找可以高效利用的新能源已成为一个十分重要的课题。而作为分布最为广泛的太阳能无疑成了未来的新能源首选。

太阳能作为一种新能源，具有取之不尽、用之不竭，清洁安全、无污染等优点。太阳能光热发电是太阳能利用的一种重要形式，目前，按照太阳能采集方式不同，太阳能光热发电可划分为槽式太阳能光热发电、塔式太阳能光热发电和碟式太阳能光热发电。其中，碟式太阳能光热发电系统是目前光电转换效率最高的太阳能发电系统，具有分布灵活，既可分布式、离网发电，又可大规模并网发电等特点。

碟式太阳能光热发电系统，利用多块曲面反射镜组成聚光镜，将入射阳光聚集在焦点处，在焦点处直接放置斯特林发动机发电。聚光镜是碟式太阳能光热发电系统中的关键部件。一般的，碟式太阳能光热发电系统的聚光镜的形状为旋转抛物面，小则几十平方米，大则数百平方米，很难制造出整块的镜面。因此，聚光镜多是由多块镜片拼接而成。

目前，碟式太阳能聚光镜装置的反射镜多是由玻璃反射镜制成，玻璃镜片粘贴在具有旋转抛物面形状的背板上，背板多采用冲压的金属板或蜂窝铝板制成，而且背板还需要金属桁架结构支撑。

传统的玻璃镜片+旋转抛物面形状的背板+金属桁架结构支撑的碟式太阳能聚光镜装置存在很多问题。

玻璃反射镜容易破损或破碎；旋转抛物面型背板，加工精度要求较高，加工过程中需要专用的模具，材料成本及加工成本高；玻璃反射镜需要粘贴到背板上，这一过程要求工人技术娴熟、操作细致，会消耗大量的工时及人力成本；玻璃反射镜与背板之间用胶粘结，风险性较大，胶的质量直接影响镜片使用的安全性及可靠性，一旦玻璃镜片发生破损，更换镜片也费时费力、比较麻烦；玻璃反射镜加上背板，重量较重，需要设计强度较大的金属桁架支撑结构，其设计及加工比较复杂，金属材料耗费量大，加工及材料成本高；现场装配时，背板与金属桁架支撑的安装连接也比较复杂，需要现场调试，消耗大量的工时及人力成本。

技术实现要素：

本实用新型针对上述技术问题，提出一种低成本，易于加工、安装及维护的碟式太阳能聚光镜装置。

为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：

一种碟式太阳能聚光镜装置，包括：金属反射镜、镜片支撑结构、镜片压紧结构和螺栓连接结构；

金属反射镜为表面镀覆高反射率的反射层的金属薄板，在反射层上镀覆防护层，金属反射镜由径向向外辐射分布的多块旋转抛物面扇形子反射镜拼接组成，即每块子反射镜为按照旋转抛物面扇形平面结构；

其中，每块子反射镜四周分布有多个圆孔，即多块子反射镜拼装可组成整圆旋转抛物面结构的金属反射镜；

镜片支撑结构包括：径向向外辐射的多根抛物线形状的径向支撑杆，多组圆弧形的周向圆弧支撑杆以及内圈圆环形式的加强板；

每相邻两个径向支撑杆之间设置多根周向圆弧支撑杆，即抛物线形状的径向支撑杆和周向设置的周向圆弧支撑杆装配后形成若干个旋转抛物面的扇形空间，每一个扇形空间对应一块子反射镜，子反射镜嵌入装配于对应的扇形空间内部；

其中，围成每一个扇形空间的径向支撑杆和周向圆弧支撑杆设置有向扇形空间中部延伸的平沿凸出部和垂直凸出于平沿凸出部的垂直凸出部，即径向支撑杆和周向圆弧支撑杆平沿凸出部和垂直凸出部共同围成用于嵌入支撑并限位扇形镜片的扇形凹槽；

径向支撑杆沿抛物线方向，均匀分布有多个泄风槽；

其中，位于中间连接部的周向圆弧支撑杆,沿圆周方向均匀分布有多个泄风槽；

加强板为一圆环形钢板，周向与径向支撑杆相连接；增加整个镜片支撑结构的强度。

径向支撑杆和周向圆弧支撑杆位于扇形镜片下方的平沿凸出部，设置有与金属反射镜的子反射镜四周分布的圆孔对位设置的多个装配孔；

镜片压紧结构包括：径向压条和周向圆弧压条；

多根径向压条和周向圆弧压条围成对应每一个扇形凹槽的扇形框，且径向压条和周向圆弧压条上对应径向支撑杆和周向圆弧支撑杆的装配孔位置设置有对应位置和数量的装配孔；

镜片压紧结构通过螺栓连接结构与金属反射镜的子反射镜的圆孔以及径向支撑杆和周向圆弧支撑杆的装配孔配合压紧固定装配。

进一步的，反射层为银反射层、金反射层、铝反射层、铜反射层、镍反射或钛反射层。

进一步的，防护层为高透明性氟碳树脂层。

进一步的，金属反射镜为厚度为0.8～4mm的铝合金板，在铝合金板上镀覆40～150nm厚的银反射层，在银反射层上镀覆10～50μm的高透明性氟碳树脂防护层；每块金属反射镜的子反射镜的扇形角度选择为20～30°。

进一步的，金属反射镜分为径向分布的内外2至5组子反射镜组成，每组均由12至18块扇形镜片组成，每个扇形镜片外形尺寸均为按照相应的旋转抛物面展平的扇形平面结构。采用上述技术方案的本实用新型，镜片组装过程：

先将镜片支撑结构中的多根径向支撑杆依次安装在加强板上的相应位置上，然后依次安装多组周向圆弧支撑杆，抛物线形状的径向支撑杆和多组周向圆弧支撑杆之间形成若干个旋转抛物面的扇形空间，平沿凸出部支撑镜片，垂直凸出部保证镜片位置；将多块扇形子反射镜分别放置在相应的扇形空间的扇形凹槽内；然后安装镜片压紧结构，每块子反射镜至少用四根压条(通常为2根径向压条和2根周向圆弧压条)压紧；镜片压紧结构、金属反射镜与镜片支撑结构上的圆孔和装配孔一一对应，通过螺栓连接结构连接并拧紧。

综上，与传统的玻璃镜片+旋转抛物面形状的背板+金属桁架结构支撑的碟式太阳能聚光镜装置相比，本实用新型涉及的碟式太阳能聚光镜装置采用金属反射镜+简洁的支撑及压紧结构且无需背板。

具有如下优势：

1、相对于玻璃镜片而言，金属反射镜坚固耐用，不会破碎、不易破损。金属基材上镀覆反射层，反射膜附着力强、涂覆均匀、反射率高；在反射层上镀覆高透明性氟碳树脂等防护层，充分保护反射膜，提高了金属反射镜的使用寿命及耐候性。

2、采用金属反射镜，无需旋转抛物面型背板，大大降低了材料成本；省去了将镜片粘贴到背板上的过程，降低了工时及人力成本。

3、单独的金属反射镜结构，相对于玻璃镜片+背板结构而言，重量较轻，采用简洁的支撑及压紧结构即能满足要求，无需强度较大的金属桁架支撑结构。简洁的支撑及压紧结构，设计及加工比较简单，节省了大量的金属材料，降低了材料成本和加工成本。

4、新型碟式太阳能聚光镜装置，整体装配简单，现场操作省时省力。现场装配时，只需要将金属反光镜放置在镜片支撑结构形成的旋转抛物面型的扇形空间内，安装镜片压紧结构，拧紧螺栓连接结构即可。

5、螺栓连接结构，安全可靠，装配及拆卸方便、快捷，便于金属反光镜镜片的后期维护及更换。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

本实用新型共7幅附图,其中：

图1为本实用新型的总装配示意图。

图2为本实用新型的一个扇面聚光镜装配爆炸图。

图3为本实用新型的一个扇面的子反射镜示意图。

图4为本实用新型的镜片支撑结构示意图。

图5为本实用新型的镜片压紧结构示意图。

图6为本实用新型的螺栓连接结构示意图。

图7为本实用新型的径向支撑杆及中间周向支撑杆的截面示意图。

图中：1、金属反射镜 2、镜片支撑结构 3、镜片压紧结构 4、螺栓连接结构 5、内圈子反射镜 6、外圈子反射镜 7、加强板 8、内圈周向支撑杆 9、径向支撑杆 10、中间周向支撑杆 11、外圈周向支撑杆 12、内圈镜片周向圆弧压条Ⅰ 13、内圈镜片径向压条 14、内圈镜片周向圆弧压条Ⅱ 15、外圈镜片周向圆弧压条Ⅰ 16、外圈镜片径向压条 17、外圈镜片周向圆弧压条Ⅱ 18、螺栓 19、垫圈 20、螺母。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示的一种碟式太阳能聚光镜装置，包括：金属反射镜1、镜片支撑结构2、镜片压紧结构3和螺栓连接结构4；

金属反射镜1为厚度为1.2mm的铝合金板，在铝合金板上镀覆70nm厚的银反射层，在银反射层上镀覆15μm的高透明性氟碳树脂防护层；每块子反射镜的扇形角度选择为22.5°；

金属反射镜1分为径向分布的内外两组扇形镜片组(内圈子反射镜5和外圈子反射镜6)，每组均由16块扇形镜片组成，每个扇形镜片外形尺寸均为按照相应的旋转抛物面展平的扇形平面结构；

其中，内圈子反射镜5和外圈子反射镜6的四周分布有多个圆孔，即多块子反射镜拼装可组成整圆旋转抛物面结构的金属反射镜1；

镜片支撑结构2如图4和图7所示：

径向支撑杆9沿圆周方向均布，共16根呈抛物线形状径向向外辐射的支撑杆。支撑杆的截面形状为双倒T型(T型的凸出部分即为垂直凸出部，T型的平沿部分为平沿凸出部)，两侧平沿可以支撑镜片，平沿上均匀分布有装配孔。沿抛物线方向，径向支撑杆9上均匀分布有多个泄风槽，可以降低风载荷，保护镜片。

周向支撑杆，周向共有3组，每组各有16根周向圆弧支撑杆。内圈周向支撑杆8、外圈周向支撑杆11的截面形状为L型(L型的凸出部分即为垂直凸出部，L型的平沿部分为平沿凸出部)，平沿部分用于支撑镜片；中间周向支撑杆10截面形状为双倒T型，两侧平沿用于支撑镜片；三组支撑杆的平沿上均预设有与金属反射镜1的子反射镜的圆孔对应的装配孔；中间周向支撑杆10，沿圆周方向，均匀分布有多个泄风槽，可以降低风载荷，保护镜片。

加强板7为一圆环形钢板，用于径向支撑杆9的连接，增加整个镜片支撑结构2的强度。

镜片压紧结构3如图5所示：

每块镜片对应四根压条，内圈子反射镜5对应两根内圈镜片径向压条13，内圈镜片周向圆弧压条Ⅰ12，内圈镜片周向圆弧压条Ⅱ14；外圈子反射镜6对应两根外圈镜片径向压条16，外圈镜片周向圆弧压条Ⅰ15，外圈镜片周向圆弧压条Ⅱ17。压条上均匀分布有圆孔。

螺栓连接结构4如图6所示：螺栓18、垫圈19、螺母20。通过螺栓连接结构4，将金属反射镜1安装在镜片支撑结构2与镜片压紧结构3之间。

采用上述技术方案的本实用新型，镜片组装过程：

先将镜片支撑结构2中的多根径向支撑杆9依次安装在加强板7上的相应位置上，然后依次安装多组周向圆弧支撑杆，抛物线形状的径向支撑杆和多组周向圆弧支撑杆之间形成若干个旋转抛物面的扇形空间，平沿凸出部支撑镜片，垂直凸出部保证镜片位置；将多块扇形镜片分别放置在相应的扇形空间的扇形凹槽内；然后安装镜片压紧结构3，每块镜片至少用四根压条(通常为2根径向压条和2根周向圆弧压条)压紧；镜片压紧结构3、金属反射镜1与镜片支撑结构2上的圆孔和装配孔一一对应，通过螺栓连接结构4连接并拧紧。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。