槽式光热集热器群组的制作方法

文档序号:13542787阅读:131来源:国知局

本发明属于光热技术领域,尤其涉及槽式光热集热器群组。



背景技术:

在现有槽式光热集热器中,仅利用单一的抛物面聚焦太阳光到集热管,集热器的封闭性导致风阻系数居高不下。如果企图使用用加大开口的方式来增加集热效率,将会使抛物面的焦点距离变长,降低集热效果。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种抗风能力强、集热效率高的槽式光热集热器群组。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:包括至少两个光热集热器,光热集热器包括底支架、设置在底支架上的联动机构、一根横向设置的扭转管和一根竖向设置的电动推杆,扭转管外设置集热管支架、反射镜组和信号板,集热管支架上设置集热管,信号板上设有信号过孔,

联动机构包括通过轴b与底支架铰接连接的驱动连接板、通过轴a与底支架铰接连接的摇杆和通过轴c与驱动连接板铰接连接的驱动连杆,所述电动推杆底端通过轴e与底支架铰接连接、顶端通过轴d与摇杆铰接连接,并且电动推杆顶端通过所述轴d铰接连接驱动连杆,所述驱动连接板竖向设置,驱动连接板与扭转管固定连接;

集热管支架设有管安装组件,管安装组件包括半抱箍和通过滑轨滑动连接在集热管支架上的集热管支座,集热管支座设有限位槽,半抱箍扣在限位槽上并与集热管支座固定连接,集热管从半抱箍与限位槽之间穿过,集热管与滑轨平行;

光热集热器的集热管的两侧均设置所述反射镜组,反射镜组包括间隔设置的数个反射镜,反射镜组中相邻两反射镜之间设置用于通风并降低风阻的间隙;

槽式光热集热器群组还包括同步检测装置,同步检测装置包括信号感应装置;所述信号感应装置为红外感应装置或者rf感应装置,所述红外感应装置包括红外线发射器和红外线接收器,rf感应装置包括rf发射器和rf接收器,所有信号板均设于红外线发射器与红外线接收器之间,或者所有信号板均设于rf发射器与rf接收器之间,所述信号过孔用于通过红外线或者rf信号;

相邻两个光热集热器的两集热管通过波纹管连接在一起并通过波纹管连通。

各个反射镜的聚光焦点均汇聚于集热管上,每组反射镜组中的反射镜的抛物线焦距各不相同。

反射镜组由三个不同抛物面焦距的反射镜组成。

所述集热管支架上固设滑轨支架,滑轨设于滑轨支架上,集热管支座对应滑轨设置滑孔,滑轨穿插过滑孔。

所有电动推杆均电连接单片机,单片机电连接红外感应装置或者rf感应装置。

本发明所述的槽式光热集热器群组,三焦距抛物面槽式集热器,由于使用三种不同抛物面焦距的反射镜,使得三反射镜之间的间隙因高度上的差距可加大很多,可有效减轻风力对支架的荷载,增加平均每日集热时间,三种不同焦距的抛物面镜的集热器单位时间内比相同尺寸的单抛物面光热集热器收集到更多的热能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图;

图2是图1的左视图;

图3是在实施例1中的图1中的a-a视图;

图4是底支架与驱动机构的结构示意图;

图5是光热集热器中扭转管与联动机构的结构示意图;

图6是集热管支架与管安装组件的结构示意图;

图7是图6中a处局部放大图;

图8是图7的左视图;

图9是滑轨支架的结构示意图;

图10是图9中的h-h断面图;

图11是同步检测装置的使用状态参考图;

图12是在实施例2中的图1中的a-a视图;

图13是实施例2中反射镜组件与太阳能光伏板的立体图;

图14是清洁装置的结构示意图;

图15是图14中的e向视图;

图16是清洁装置的使用状态示意图;

图中:电动推杆1、底支架2、扭转管3、摇杆4、轴a5、轴b6、轴c7、驱动连接板8、驱动连杆9、轴d10、法兰盘11、轴e12、联动机构13、光热集热器21、反射镜组22、集热管23、波纹管24、集热管支架25、间隙26、支板30、外侧反射镜31、中部反射镜32、滑轨33、滑孔34、集热管支座35、管安装组件36、拱形部38、限位槽39、半抱箍40、内侧反射镜41、太阳能光伏板42、红外线接收器44、信号板45、信号过孔46、红外线47、红外线发射器49。

具体实施方式

实施例1:

参照图1-图11,实施例1仅是对光热集热器21的具体说明,本发明中的光热集热器21为槽式光热集热器或者槽式太阳能集热器;光热集热器21结构如下:

包括左右间隔设置地两个底支架2、分别设于两个底支架2上的两个联动机构13、一根横向设置的扭转管3和一根竖向设置的电动推杆1,扭转管3外固设集热管支架25、反射镜组22和信号板45,集热管支架25上设置集热管23,信号板45固设在扭转管3的下侧,信号板45上设有信号过孔46,扭转管3左右水平设置,集热管23也为左右水平设置,集热管23平行间隔设于扭转管上侧,集热管23内流体为熔盐;所述底支架2的底端固定在地面上,两个底支架2上的两个联动机构13左右间隔对称设置;

联动机构13结构如下:包括通过轴b6与底支架2铰接连接的驱动连接板8、通过轴a5与底支架2铰接连接的摇杆4和通过轴c7与驱动连接板8铰接连接的驱动连杆9,摇杆4和驱动连杆9通过轴d10铰接连接,驱动连接板8竖直设置,轴a5和轴b6分别通过两轴承安装在底支架2上,两轴承分别设于两轴承座内,轴承座固定连接在底支架2上,轴c7一端固定在驱动连接板8上,轴a5、轴b6、轴c7、轴d10和轴e12均与扭转管3平行,轴a5中心线至轴d10中心线之间的距离与轴c7中心线至轴d10中心线之间的距离相等,依次连接轴a5、轴b6、轴c7、轴d10的连线构成一个竖向的四边形,即轴a5、轴b6、轴c7、轴d10依次间隔设置并分别位于一个四边形的四个角点,轴b6与轴a5上下间隔,轴c7与轴d10上下间隔,轴b6、轴c7前后横向间隔设置,轴a5与轴d10前后横向间隔设置,驱动连接板8、驱动连杆9和摇杆4构成一个三连杆机构,整个驱动连接板8围绕轴b6转动,轴d10围绕轴a5转动;

电动推杆1竖向倾斜设置,电动推杆1包括套筒和推杆,电动推杆1的推杆为斜向上伸出,电动推杆1的底端为套筒的底端,驱动连接板8、摇杆4和驱动连杆9均间隔设于电动推杆1的底端上方,电动推杆1的顶端为推杆的顶端(电动推杆为现有技术,故不详细叙述);

在同一光热集热器21中,电动推杆与其中一个底支架上的联动机构(左侧底支架或者右侧底支架上联动机构)连接,电动推杆1底端通过轴e12与其中一个底支架2铰接连接、顶端通过轴d10与该底支架2上联动机构中的摇杆4铰接连接,并且电动推杆1顶端通过所述轴d10铰接连接驱动连杆9,即摇杆4、驱动连杆9和电动推杆1顶端三者通过轴d10铰接连接在一起,一根轴d10依次贯穿过摇杆4、驱动连杆9和电动推杆1顶端;

当电动推杆1的推杆斜向上伸出,推动轴d10并使轴d10围绕轴a5转动,同时带动驱动连杆9联动,驱动连杆9带动驱动连接板8围绕轴b6转动;

扭转管3左右水平设置,扭转管3的端部通过法兰盘11与驱动连接板8固定连接,并且扭转管3的左右两端分别通过两法兰盘11固定连接两联动机构13的两个驱动连接板8,即扭转管3固设在所述两个驱动连接板8之间,扭转管3随驱动连接板8同步围绕轴b6转动,因扭转管3侧边固设反射镜并且扭转管3上侧固设集热管支架,集热管支架上设置集热管,所以扭转管3转动时,扭转管3上的反射镜、集热管支架和集热管也随之同步转动;

一个光热集热器仅使用一支高精度电动推杆(电动推杆行程精度误差为0.2mm),当电动推杆进行推拉运动时,电动推杆将推拉的动力带动驱动连杆,摇杆的作用则是限制电动推杆的运动方向,使得动力能够有效的由电动推杆经过驱动连杆传达到驱动连接板上,进而形成力矩使得集热器能够达到左右转动180度的目的;

扭转管3上侧固设集热管支架25,集热管支架25上侧设有管安装组件36,集热管通过管安装组件36安装在集热管支架25上侧,在光热集热器的扭转管上侧从左至右依次间隔地设有若干集热管支架25,每个集热管支架25均一端固定连接扭转管3、另一端设置管安装组件36;

所述集热管支架25上侧固设滑轨支架,滑轨支架设置滑轨33,优选地,所述滑轨支架上前后平行间隔地设置两滑轨33,滑轨支架包括前后间隔设置的两对竖直的支板30,支板30固设在集热管支架25上侧,每对支板30均包括左右间隔设置的两块支板30,每对支板30之间固设一根所述滑轨33,两滑轨33分别固设在两对支板30之间,左侧前后间隔的两支板30通过一连接固定杆固定连接,右侧前后间隔的两支板30通过另一连接固定杆固定连接。所述滑轨33为滑管。

管安装组件36包括半抱箍40和通过滑轨33滑动连接在集热管支架25上侧的集热管支座35,集热管支座35可在滑轨33轴线(左右)方向上自由移动。集热管支座35为一个竖直的座板,集热管支座35底部前后间隔地设置两滑孔34,两滑轨33分别穿插过两滑孔34,集热管支座35可沿滑轨33左右移动;集热管支座35的顶端设有槽口向上的限位槽39,限位槽39的槽口向槽底逐渐收缩并且限位槽39的横截面为梯形,半抱箍40设置一个,半抱箍40扣在限位槽39上侧并与集热管支座35固定连接,半抱箍40包括一个圆弧形拱起的拱形部38和分别设置在拱形部38两端的两连接部,拱形部38扣在限位槽39的槽口上侧并与之相对,两连接部均分别通过螺钉固定在集热管支座35上,半抱箍40的拱形部38与限位槽39槽面之间形成一个可通过并限定集热管的区域。

集热管23从半抱箍40与限位槽39之间穿过,即集热管23从半抱箍40的拱形部38与限位槽39槽面之间的区域穿过。扭转管3和集热管23均与滑轨33平行,三者均为左右水平设置。所述集热管支架25沿扭转管3纵向从左至右依次间隔设置多个,每个集热管支架25的端部(顶端)均设有一个管安装组件36,一根集热管从左至右依次从所有集热管支架25上管安装组件36的半抱箍和限位槽之间的区域穿插过,所有集热管支架25共同支撑一根集热管;

通过设置滑轨33可使集热管在热胀冷缩长短形变的过程中,提供一个位移的补偿,使得集热管在热胀冷缩的过程中,集热管支座可随之35左右滑动,保护集热管支架以及避免集热管受损;

光热集热器21的集热管23的前后两侧均设置反射镜组22,并且两组反射镜组22对称地设于集热管23的前后两侧,反射镜组22包括由外至内依次间隔设置的数个反射镜,此处以指向扭转管3的方向为内,反之为外,反射镜组22的数个反射镜22也为从前至后依次间隔设置,并且这数个反射镜22还是从外至内同时由上至下依次间隔地靠近扭转管,反射镜组22中内外相邻(也为前后相邻)两反射镜之间设置用于通风并降低风阻的间隙26,反射镜的反射面为抛物线形,反射镜组22中各个反射镜的聚光焦点均汇聚于集热管上,所述反射镜组22中的反射镜的抛物线焦距各不相同,这样可提高光热集热器的集热效果,反射镜将太阳光反射到集热管上,高效加热集热管内的流体。扭转管上侧固设反射镜支架,反射镜设于反射镜支架上,反射镜也位于扭转管上侧。

本实施例中,反射镜组22由三个不同抛物面焦距的反射镜组成(三个反射镜抛物面焦距各不相同),由于三种抛物面焦点到相应反射镜镜面的高度不同,使不同抛物面的反射镜之间错开留下足够间距的间隙26以及利用反射镜的角度来导风达到降低风阻的效果。反射镜组22中的三个不同抛物面焦距的反射镜分别为内侧反射镜41、中部反射镜32和外侧反射镜31(此处以靠近扭转管为内,反之为外),外侧反射镜31、中部反射镜32和内侧反射镜41由远及近或者由外至内的靠近扭转管,三种抛物面(反射镜组22中的三个反射镜的反射面)对直射太阳光进行反射,由于反射镜组22三种不同抛物面焦距的反射镜,反射镜组22中外侧反射镜31的抛物面决定集热器的开口大小,中部反射镜32与内侧反射镜41分别采用较小焦距的抛物面设计(即中部反射镜和内侧反射镜的焦距均小于外侧反射镜),使得中部反射镜与内侧反射镜更靠近集热管,可增加光热集热器的集热效率。单位时间内比相同尺寸的单抛物面光热集热器收集到更多的热能。反射镜组22使用三种不同的抛物面焦距使得反射镜互相错开留下间隙,即外侧反射镜与中部反射镜错开且两者之间设有间隙26,中部反射镜与内侧反射镜错开且两者之间也设有间隙26。

三焦距抛物面槽式集热器,由于使用三种不同抛物面焦距的反射镜,使得三反射镜之间的间隙因高度上的差距可加大很多,可有效减轻风力对支架的荷载,增加平均每日集热时间,三种不同焦距的抛物面镜的集热器单位时间内比相同尺寸的单抛物面光热集热器收集到更多的热能。

实施例2:

由图12和图13所示的槽式光热集热器群组,与实施例1的区别在于:光热集热器21还包括固设在扭转管3上侧的太阳能光伏板42,太阳能光伏板42位于扭转管3与集热管23之间,并且太阳能光伏板42设于前后两组反射镜组33之间,两组反射镜组33同时也对称地设于太阳能光伏板42的两侧,当集热管23转至扭转管3正上方,太阳能光伏板42位于扭转管3正上侧,更优地,光热集热器21中左右相邻的两集热管支架25之间设有太阳能光伏板42,光热集热器21中从左至右依次间隔设置多个太阳能光伏板42。通过设置太阳能光伏板42,使光热集热器21具有发电的功能。

实施例3:

由图1-图11所示的槽式光热集热器群组,包括左右间隔设置的两个实施例1(或实施例2)所述的光热集热器21,两个光热集热器21左右相邻,两光热集热器21的集热管位于同一左右水平延伸的直线a上,两光热集热器21的扭转管位于同一左右水平延伸的直线b上。

左右相邻的两个光热集热器21的两集热管23之间通过波纹管24连接在一起并通过该波纹管24连通,即波纹管24的左端口对接左侧光热集热器21中集热管23的右端口,波纹管24的右端口对接右侧光热集热器21中集热管23的左端口。

所波纹管24外设有电加热装置,电加热装置包括电加热丝,电加热丝设于波纹管24外侧并用于加热波纹管24,以间接加热波纹管24内的流体,优选地,电加热丝呈螺旋形缠绕在波纹管24的外侧,这样加热更加均匀,当因光热集热系统故障时,所述的电加热装置能启动以提供热补偿,以防止熔盐通过波纹管时温度过低而凝结。

光热集热器21群组互相连接时,使用波纹管24直接连接相邻两侧的集热管23,利用波纹管24的特性为其两端连接的集热器群组提供集热管23内流体的通道,同时补偿集热管23因热胀冷缩产生的长短形变。同时波纹管24外侧还配有电加热装置,提供热补偿避免因光热集热系统故障,使熔盐通过波纹管24时温度过低而凝结,降低集热管23内流体通过波纹管24时因温度降低导致管线阻塞的风险,这样可取代原本复杂的球形连接系统,可缩短总管线长度,降低成本,以波纹管24连接光热集热管群组,提供流体缓冲的功能,流体通过波纹管24到达相邻的集热管群组可继续累计热能。

光热集热器群组还包括同步检测装置,同步检测装置包括所有光热集热器21上的所有信号板45和信号感应装置,每个光热集热器的扭转管下侧均固设一个信号板45,信号板45上设有一个信号过孔46。

所述信号感应装置为红外感应装置或者rf感应装置,所述红外感应装置包括左右间隔设置的红外线发射器49和红外线接收器44,rf感应装置包括左右间隔设置的rf发射器和rf接收器,每个光热集热器43均设有一个信号板45,所有光热集热器43的所有信号板45均设于红外线发射器49与红外线接收器44之间,或者所有光热集热器43的所有信号板45均设于rf发射器与rf接收器之间,所述信号板45上的信号过孔46用于通过红外线发射器49发出的红外线或者rf发射器发出的rf信号;

本实施例中,两个光热集热器43共设有两个信号板45,信号感应装置采用红外感应装置,所有信号板45均设于红外线发射器49与红外线接收器44之间。当然,信号感应装置也可采用rf感应装置,将所有信号板45均设于rf发射器与rf接收器之间;初始状态或者两光热集热器的两扭转管同步转动时,两个光热集热器43的两信号板45为相应设置并且左右间隔正对,所述两信号板45上的两信号过孔46也位于同一条左右水平的直线上,红外线发射器49发出的红外线可依次穿过所有信号板上的信号过孔并被红外线接收器44接收,或者rf发射器发出的rf信号可依次穿过所有信号板上的信号过孔并被rf接收器接收。

本发明不拘泥于上述形式,更优地,实施例1(或实施例2)所述的光热集热器21串联设置数个,即槽式光热集热器群组包括从左至右依次间隔设置数个(大于两个)光热集热器21(实施例1或实施例2所述光热集热器21),左右相邻两光热集热器21的两集热管23通过波纹管24连接在一起并连通;

光热集热器串联数个时,每个光热集热器的扭转管外均设置一个信号板,信号板也从左至右依次间隔相应的设置数个;初始状态或者扭转管同步转动时:所有光热集热器的所有集热管均位于同一直线a上、所有扭转管均位于同一直线b上,所有信号板的信号过孔均位于同一左右水平延伸的直线上,当使用红外感应装置时,红外线发射器发射的红外线能从左至右依次穿过所有信号板的所有信号过孔并最终被红外线接收器接收,当使用rf感应装置时,rf发射器发射的rf信号能从左至右依次穿过所有信号板的所有信号过孔并最终被rf接收器接收。

光热集热器的电动推杆电连接单片机,单片机电连接红外感应装置或者rf感应装置。

红外感应装置或者rf感应装置作为报警装置,检测所有光热集热器43是否同步转动,当红外线接收器44或者rf接收器收不到红外线发射器49或者rf发射器发出的讯号时,即表示集热器群组的扭转管发生不同步的状况,报警装置发出报警,单片机立刻将发出报警的同一个回路的集热器群组停止转动,以避免造成光热集热器43群组间的连接装置损毁。

实施例4:

由图14-图16所示的槽式光热集热器群组,与实施例3的不同之处在于:光热集热器21还包括清洁装置73,清洁装置73设于反射镜的光反射区外,清洁装置73包括固设在扭转管3外侧的导向滑轨71、直线往复机构、设置滚轮70且由直线往复机构带动的滑动座81、主电动推杆79、副电动推杆75、喷头78和连接喷头78的喷管77。

所述导向滑轨71沿扭转管3的纵向延伸,导向滑轨71左右水平延伸,导向滑轨71为焊接在扭转管3外侧的工字钢,工字钢的两槽口分别向上、向下,工字钢与扭转管3之间从左至右依次间隔地固设数个支杆72,支杆72焊接于工字钢和扭转管3之间。

所述滑动座81设置两个滚轮70,滚轮70设置在导向滑轨71上并可沿导向滑轨71滚动,具体地,滑动座81的两滚轮70分别伸入工字钢的两槽口中,两滚轮70分别与两槽口的槽底面接触,滚轮70沿相应槽口的槽底面左右移动,滑动座81通过其滚轮70沿导向滑轨71左右移动。

主电动推杆79为前后延伸,主电动推杆79包括外套筒和推杆,主电动推杆79的推杆向后伸出,所述主电动推杆79前端通过销轴a80与滑动座81铰接连接、后端可拆卸连接所述喷头78,主电动推杆79前端为其外套筒的前端、后端为推杆的后端,所述喷头78可通过夹子夹设在主电动推杆79后端,主动推杆带动喷头78伸缩,当然,主动推杆后端也可与喷头78固定连接,喷头78通过喷管77连接水泵,水泵管路连接储水罐,喷管77为软管;副电动推杆75设于主电动推杆79的下侧,副电动推杆75底端通过销轴b74与滑动座81铰接、顶端通过销轴c76与主电动推杆79的外套筒铰接连接。副电动推杆75用于调节主电动推杆79的角度,销轴a80、销轴b74和销轴c76均与扭转管3平行。

所述直线往复机构为左右延伸的链传动机构,链传动机构间隔设于导向滑轨71上侧,扭转管3的左右两端外各固设一个轮座85,链传动机构包括两链轮84和设置在安装在两链轮84上的链条,两链轮84左右间隔设置并分别设于两轮座85上,滑动座81与链条固定连接,链条包括分别绕在两链轮84上的弯曲部和两左右水平延伸的直线部83,一直线部83分别连接两弯曲部的上端,另一直线部83分别连接两弯曲部的下端,所述滑动座81固设在其中一个直线部83后侧,链传动装置82由电机带动,电机通过减速机构带动链传动机构电机和减速器图中未示出。链传动机构运行时,链条带动滑动座81左右移动。

当集热管23转至扭转管3的正上方,集热管支架25竖直地固设在扭转管3上侧,槽式光热集热器中的两组反射镜对称地设于集热管23的前后两侧,太阳能光伏板42位于扭转管3正上侧,同时太阳能光伏板42位于两组反射镜组22底端之间,清洁装置73设于扭转管3的后侧,滑动座81设于导向滑轨71的右侧,导向滑轨71工字钢的两槽口分别朝向正上方和正下方,滚轮70的轮轴前后水平延伸,链传动装置82设于导向滑轨71的上侧。

当反射镜或者太阳能光伏板42上附着灰尘的时候,直线往复机构带动滑动座81带动副电动推杆75、主电动推杆79及其上喷头78均沿着导向滑轨71左右移动,喷头78向后侧的槽式光热集热器的太阳能光伏板42或者反射镜喷水,达到清洁的作用。

在使用时,槽式光热集热器群组可从前至后依次间隔地设置若干排,喷头78向后喷水,前侧槽式光热集热器的喷头78向其后侧相邻槽式光热集热器喷水,后侧相邻槽式光热集热器的反射镜组22、集热管23和太阳能光伏板42在其扭转管3的带动下转向前侧槽式光热集热器,前侧槽式光热集热器的喷头78喷水的水洒在后侧相邻槽式光热集热器的反射镜组22和太阳能光伏板42上进行冲洗,喷头78随滑动座81在链传动装置82的带动下左右移动,同时将后侧相邻槽式光热集热器的整个反射镜组22和所有太阳能光伏板42进行冲洗。

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