专利名称：一种自动跟踪线聚焦太阳能集热管接收吊架装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动跟踪线聚焦太阳能集热管接收吊架装置，属线聚焦中高温太 阳能应用技术领域。
背景技术：
在线聚焦中高温太阳能应用中，常常使用真空集热管来收集太阳反射光，如抛物 槽式聚光、菲涅耳线反射聚光等。在菲涅耳线聚光应用中，由多条反射镜将太阳光聚焦到一 位于高处的与反射镜在长度方向平行的线接收器上。方位主要为南北向和东西向放置。接 收器通常由集热管和二次反射器构成，在大型的应用中，接收器为不跟踪接收设计。在理想 情况下，太阳光可全部反射到真空集热管上，效能是最高的；但由于太阳的运动，虽然反射 镜跟踪太阳保持线聚焦，但固定式接收装置上的聚焦光斑将会发生纵向位移，跑出接收器 两端，从而使集热效率降低。此外，在同样太阳入射角情况下，真空集热管若挂得越高偏移 越大。目前世界范围内在为数不多的中高温太阳能应用试验系统中通常采用的办法是将真 空集热管向两端延长，使反射光始终能投射到真空集热管的某一段上，维持整体的集热能 力。但这种方法将会造成真空集热管的浪费和大量的太阳光热能的损失，由于太阳能高温 高压集热管的价格较高，真空集热管的需用量越大造成的浪费也越大，所损失的太阳光热 能也越大。在小规模应用中，对接收器的二次跟踪是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种自动跟踪线聚焦太阳能集热 管接收吊架装置。本发明将真空集热管挂装于具有平移滑轮和二次线聚焦双圆弧反射镜槽的集热 管吊架上，吊架吊装于一根平移轨道上，吊架两端配置太阳反射光检测传感器，并由直流减 速电机和镙杆进行平移跟踪驱动，实时检测线聚焦反射太阳光的亮暗变化，并控制真空集 热管吊架实时跟踪移动到太阳反射光的最强范围，最大限度发挥真空集热管的集热效能。本发明的自动跟踪线聚焦太阳能集热管接收吊架装置，由平移导轨(1)，通过滑轮 (2)倒吊在由小型工字型钢轨制成的平移导轨(1)上的真空集热管吊架，设置在真空集热 管箍环(10)下方的太阳反射光检测传感器(11)，及安装在水平滑动轨道(1) 一侧、由直流 减速电机(20)和驱动镙杆(18)构成的平移跟踪驱动机构组成。具体为在平铺式反射镜阵列正上方中央放置一根由小型工字型钢轨制成的轨道 (1)，在轨道上，吊装上由真空集热管(9)、集热管箍环(10)、翼形合金双圆弧反射镜槽(8)、 月牙形龙骨架(7)、龙骨架互连管(6，4)、龙骨架滑轮(2)组成的集热管吊架。其中，真空 集热管(9)利用集热管箍环(10)通过集热管箍环吊装螺栓(14)固定连接在月牙形龙骨 架(7)上，多个月牙形龙骨架(7)通过龙骨架互连管(6、4)相连接，在多个月牙形龙骨架形成的两个月牙形弧面上放置翼形合金双圆弧反射镜槽(8)；吊架两端的集热管箍环 (10)下，吊装两个太阳反射光检测传感器(11)，该传感器由采用浅色漫透散射光材质的圆筒封闭外壳和内置红外光敏二极管构成(12)。在水平滑动轨道(1) 一侧安装直流减速电机(20)，连接驱动螺杆(18)与该侧的月牙形龙骨架(7)通过镙杆驱动镙帽(5)及紧固螺栓 (3)进行固定。该装置的工作过程为铺设于接收器下方的反射镜阵列反射的太阳光投射到集热 管下沿面上，分布在集热管两侧未投射到集热管的反射光部分通过翼形合金双圆弧反射镜 槽(8)进行二次聚焦反射，并投射到集热管上沿面上。根据安装地纬度校准的吊架，反射镜 阵列反射的线聚焦太阳光完全投射在集热管上，安装于集热管两侧的太阳反射光检测传感 器(11)均呈现饱和状态；当季节变化时，反射光投射到集热管的位置会发生改变，集热管 一侧照射不到反射光，而另外一侧，则出现反射光投射到集热管外的情况，此时，安装于照 射不到反射光一侧的太阳反射光检测传感器(11)呈现截至状态，而另一侧的太阳反射光 检测传感器则继续呈现饱和状态，根据截至与饱和这两种状态，控制电路发出控制信号，控 制直流减速电机(20)转动，并驱动螺杆(18)带动集热管吊架水平移动，当集热管吊架移动 回整个集热管均能够照射到发射太阳光时，原来呈截至状态的反射光检测传感器回复到饱 和状态，集热管两侧的反射光检测传感器均处于饱和状态，控制电路控制直流减速电机停 止转动，此时，反射镜阵列反射的线聚焦太阳光又回复完全投射到集热管上的状态。如此， 无论哪个方向上的反射太阳光发生位置变化偏移，通过太阳反射光检测传感器的检测与控 制电路的跟踪控制，使真空集热管吊架始终能够处于反射光投射的最佳位置。图(2)中的 19为驱动镙杆(18)的万向节构件。与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果1、采用合金双圆弧反射镜槽使分布在集热管两侧未投射到集热管上的反射光部 分实现了二次聚焦反射并投射到集热管上沿面上，能够有效提升地面反射镜阵列反射太阳 光的利用率，提高了集热管的集热效率；同时，也能够对集热管提供保护，延长集热管的使 用寿命。2、采用太阳反射光检测传感器对反射光投射位置进行检测和跟踪控制，能够使真 空集热管吊架始终能够处于反射光投射的最佳位置，消除了由于太阳运动带来的反射光偏 移，不仅提高了集热管的集热效率，而且还能够减少集热管的冗余长度，有效降低应用系统 的制造成本。3、采用月牙形龙骨架、月龙骨架互连管、合金双圆弧反射镜槽与龙骨架滑轮为主 体构成太阳能集热管吊架整体重量轻、滑动灵活，仅需极少电能功率消耗就能够完成对反 射太阳光最佳位置的跟踪与定位控制。
图1是本发明的真空集热管吊架组件结构示意图。图2是本发明装置的装配示意图。图3是本发明的跟踪控制原理停止跟踪时的状态示意图。图4是本发明的跟踪控制原理右移跟踪时的状态示意图。图5是本发明的跟踪控制原理左移跟踪时的状态示意图。附图中相同的参考符号代表了相同或相似的组成部分。
具体实施例方式下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。本发明的零件均为市场购买。参见图1，本发明提出的一种自动跟踪线聚焦太阳能集热管接收吊架装置，主要由 真空集热管9、真空集热管箍环10、集热管箍环吊装镙栓14组成的真空集热管吊架，吊装于 由塑料月牙形龙骨架7、PVC龙骨架互连管6和4、翼形合金双圆弧反射镜槽8、龙骨架滑轮 2组装成真空集热管的龙骨架上。再将带镙纹的镙杆驱动镙帽5用固定镙栓3、固定于真 空集热管龙骨架上的右侧龙骨架上的互连PVC塑料管座中，并旋入真空集热管架驱动镙杆 18、再装上真空集热管架驱动镙杆万向节19和真空集热管架直流减速驱动电机20 ；最后将 所有组装龙骨架的滑轮穿入由工字钢轨制成的平移轨道1中，并校正其水平和位置，保证 其位于地面反射镜阵列中央并平行于反射镜面；再在真空集热管座架两侧的真空集热管箍 环10下方装上太阳反射光检测传感器11，形成完整的自动跟踪线聚焦反射光太阳能集热 管吊架装置。
图2中序号17为真空集热管热胀冷缩接头、16为真空集热管管芯、15为真空集热 管外层玻璃管。参见图3，装置工作时真空集热管吊架两端的太阳反射光检测传感器IlA和B不 断地对两端的太阳反射光进行检测，当A和B均处于饱和状态时，说明整个真空集热管吊架 完全处于太阳反射光照射中，不需要对吊架进行调整控制。当A和B均处于截止状态时，说 明整个真空集热管吊架没有被太阳反射光照射，处于阴天或太阳被云层遮挡，也不需要对 吊架进行调整控制。参见如图4，当A处于截止状态而B处于饱和状态时，说明真空集热管吊架出现向 左偏移，此时控制电路将控制直流减速电机20驱动镙杆18转动，从而带动真空集热管吊架 向右移动，直至A和B均处于饱和状态，此时，真空集热管吊架完全处于太阳反射光照射区 域中。参见如图5，当A处于饱和状态而B处于截止状态时，说明真空集热管吊架出现向 右偏移，此时控制电路将控制直流减速电机20驱动镙杆18转动，从而带动真空集热管吊架 向左移动，直至A和B均处于饱和状态，此时，真空集热管吊架完全处于太阳反射光照射区 域中。
权利要求
一种自动跟踪线聚焦太阳能集热管接收吊架装置，其特征在于它由平移导轨(1)，通过滑轮(2)倒吊在平移导轨(1)上的真空集热管吊架，设置在真空集热管箍环(10)下方的太阳反射光检测传感器(11)，及安装在水平滑动轨道(1)一侧、由直流减速电机(20)和驱动镙杆(18)构成的平移跟踪驱动机构组成。
2.权利要求1所述的自动跟踪线聚焦太阳能集热管接收吊架装置，其特征在于所述 真空集热管吊架由用集热管箍环吊装螺栓(14)倒吊在月牙形龙骨架(7)上的集热管箍环 (10)，置于集热管箍环(10)中的多段串接真空集热管(9)，月牙形龙骨架(7)，设置在月牙 形龙骨架(7)上的翼形合金双圆弧反射镜槽(8)、龙骨架互连管(6)和(4)、镙帽(5)、固定 镙栓(3)、及龙骨架滑轮(2)构成。
3.权利要求1所述的自动跟踪线聚焦太阳能集热管接收吊架装置，其特征在于能够检 测一次线聚焦反射太阳光的位置偏移情况，并通过水平滑动跟踪驱动机构纵向移动整个集 热管吊架，使一次线聚焦反射太阳光始终投射到真空集热管(9)上的两个太阳反射光检测 传感器(11)为浅色漫透散射光材质的圆筒封闭外壳，内置红外光敏二极管(12)。
全文摘要
一种自动跟踪线聚焦太阳能集热管接收吊架装置，属线聚焦中高温太阳能应用技术领域。其由平移导轨(1)，通过滑轮(2)倒吊在平移导轨(1)上的真空集热管吊架，设置在真空集热管箍环(10)下方的太阳反射光检测传感器(11)，及由直流减速电机(20)和驱动镙杆(18)构成的平移跟踪驱动机构组成。太阳反射光检测传感器检测(11)检测太阳反射光的反射位置，通过驱动机构，使真空集热管水平移动，始终处于反射阳光最强的位置。翼形合金双圆弧反射镜槽(8)将投射在集热管两侧的一次反射光进行二次聚光并反射到集热管上，最大限度地利用一次反射阳光。该装置构造简单，造价低，耗电省，真空集热管的集热效率高，适用于中高温太阳能集热系统中。
文档编号F24J2/38GK101881520SQ20101020809
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者刘家明, 周永录, 夏朝凤, 李 杰, 浦绍选, 陈国栋 申请人:云南师范大学;陈国栋;昆明高德新能源开发有限公司;昆明晟昱达模具有限公司