专利名称：用于中央塔式发电站的定日镜及其方位角驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能发电塔，并特别涉及设计成用于该太阳能发电塔的定日镜，并具体涉及其部件。
背景技术：
能源供应商一直在致力于寻求替代性一次能源。一种这样的能源为太阳能，且ー种利用太阳能的方式为采用太阳能发电塔。ー种典型的太阳能发电塔装置包括定日镜的阵列以及收集塔。每个定日镜均被构造成跟踪太阳且将日光向收集塔的槽反射，从而加热此槽及其内容物。构成热传输介质的传热流体(其可为诸如熔盐或热油的液体)容纳在上述槽中。 将加热的热流体输送至发电站(诸如蒸汽发电站)，其中热流体的热能用于驱动其一个或多个涡轮，以便以传统的方式如通过将每个涡轮的轮轴连接至发电机来发电。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种用于中央塔式发电站的定日镜及其方位角驱动器，以解决现有的技术问题。为达上述目的，根据本实用新型所公开的主题的一方面，提供了一种用于中央塔式发电站的定日镜的方位角驱动器，该方位角驱动器被构造成控制定日镜的反射表面的方位角，该方位角驱动器包括控制装置，其被构造成引导方位角驱动器的操作；以及旋转装置，其被构造成使反射表面旋转；其中控制装置还被构造成向旋转装置提供机械能。旋转装置包括被构造成转换由控制装置提供的机械能的装置。旋转装置包括蜗杆传动装置，其具有由控制装置直接驱动的蜗杆且还具有蜗轮，该蜗杆传动装置被构造成进行上述转换。蜗杆传动装置为选自无喉型、单喉型和双喉型的类型。蜗杆可刚性地安装在旋转装置的可移动的元件上，以使得蜗杆可进行旋转运动，可移动的元件绕定日镜的锚定元件自由旋转，同时蜗轮刚性地连接至锚定元件。旋转装置还包括可移动的元件和锚定元件之间的滚动轴承。旋转装置可被成形为具有穿过其顶侧的通孔。方位角驱动器还包括被构造成将数据和/或电カ传输至控制装置的电缆，该电缆可通过上述孔从旋转装置伸出。根据本实用新型所公开的主题的另一方面，提供了ー种包括如上所述的方位角驱动器的定日镜。本实用新型的优点在于，通过对该方位角驱动器的结构改进，可有效地控制该定日镜的方位角，且节省能量、減少体积。
为了理解本实用新型所公开的主题以及为了了解在实践中本实用新型是如何实施的，现将參照附图且仅以非限制性的示例方式来对实施方案进行描述，其中图I为太阳能发电塔系统的示意图；图2为图I中所示的太阳能发电塔的定日镜的透视图；图3为图2中所示的定日镜的方位角驱动器的透视图；图4A为图3中所示的方位角驱动器的控制装置的后透视图，其中移除了其前外壳;图4B为图4A中所示的控制装置的前透视图，其中移除了其后外壳；图5为图4A和4B中所示的控制装置的驱动器组件的电机的前透视图；图6A为图4A和4B中所示的控制装置的驱动器组件的一级传动装置的前透视图；图6B为图6A中所示的一级传动装置的壳体的前透视图；图6C为图6A中所示的一级传动装置的前透视图，其中移除了前安装板及其壳体；图6D为沿图6C中的线VI-VI截取的剖视图；图6E为图6A和6C中所示的一级传动装置的行星齿轮系的行星架的后透视图；图7为图3中所示的方位角驱动器的旋转装置的前透视图；图8为沿图2中的线VIII-VIII截取的定日镜的塔架的剖视图；图9A为图7中所示的旋转装置的前透视图，其中移除了其外壳；以及图9B为沿图9A中的线IX-IX截取的剖视图。
具体实施方式
如图I所示，提供了通常以10表示的太阳能发电塔系统。太阳能发电塔10包括定日镜12的阵列，其被构造成向收集塔14反射撞击的太阳辐射。收集塔14含有由反射的 太阳辐射加热并从而用于向发电站提供电カ的热流体(未包括在内)。发电站可为例如水カ发电，在这种情况下，加热的热流体用于使水过热，这些水随后通过涡轮膨胀，以获取有用能源并进行发电。如图2所示，每个定日镜12均包括被构造成将定日镜支撑在地面中的固定位置的基座装置16以及由基座装置支撑的定日镜组件18。基座装置16包括固定在地面中的塔架20以及尤其是支撑定日镜组件18的位置且由塔架支撑的接口装置22。基座装置还包括方位角驱动器24和仰角驱动器26，其分别控制定日镜组件18的反射表面的方位角和仰角。定日镜组件18包括支撑多个支撑臂30的扭矩管28。若干支撑臂30通过多个托架34来支撑构成定日镜12的反射表面的反射镜32，每个托架34均包括例如通过胶合附接到反射镜的背面的垫片36。还提供用于支撑的斜杆38。两个斜杆38和ー个支撑臂30 —起构成三角形结构，以提供支撑。如图3所示，方位角驱动器24包括控制装置200和旋转装置202。控制装置200被构造成引导方位角驱动器24的操作井向旋转装置202提供机械能。旋转装置202被构造成利用机械能来旋转定日镜组件18，从而使定日镜12的反射表面旋转。[0039]如图4A和4B所示，控制装置200包括保护其内部部件不受外部环境的影响的前外壳204a和后外壳204b (在下文中，术语“外壳”和附图标记204可用于统指前外壳和后外売)。这些外壳可由任何合适材料制成，其被设计成经受用于定日镜12的预期寿命的环境条件，并且可由电绝缘材料和/或绝热材料制成。垫圈206设置在前外壳204a和后外壳204b之间，以便密封两者间存在的任何间隙。前外壳204a可被成形为具有尤其可利于从控制装置200进行热耗散的多个翼片205 (从图3中最清楚地看出)。控制装置200包括位于外壳204内并通常以208表示的控制器以及驱动器组件210。控制器208被构造成引导驱动器组件210的操作，以使得其对定日镜组件18以及从而对其反射镜32进行预定的旋转。因此，该控制器208可包括通过任何常规方式相互连通的一个或多个电路板212。控制器208包括通常以214表示的外部通信接ロ，其被构造成 与外部元件(诸如，其它定日镜12和/或被构造成尤其是控制定日镜的操作的中央处理器(未示出))通信。例如，外部通信接ロ可包括被构造成连接至外部数据电缆的ー个或多个连接器216。或者，外部通信接ロ可包括无线网络适配器(未示出)。外部通信接ロ 214还可被构造成连接至外部电源，以向控制器208和/或驱动器组件210提供能量。控制器208可包括储能阵列215 (从图4B中最清楚地看出)。储能阵列215尤其被构造成在控制装置200与其主电源断开时提供连续的电源。该储能阵列可包括多个双电层电容器217(有时称为“超级电容器”)。使用双电层电容器的ー个优点在于其通过多次循环而具有长使用寿命。控制器208可被构造成通过储存在储能阵列215中的电カ而进入安全模式。驱动器组件210被构造成提供旋转装置202所需的机械能。因此，该组件可包括电机218和一级传动装置220。电机218可为将电能转换为机械能(例如，旋转能)的任何合适的装置。该电机218可包括由控制器208控制的步进电机。如图5所示，该电机218还可包括前安装板222和后安装板224、容纳步进转子(未示出)的定子组件226，以及电机轴228。另外，提供电缆230以便于电机218和控制器208之间的连通。电缆230可包括多根电线，并且另外可用于向电机218提供电力。或者，可提供专用电カ电缆(未示出)。将步进电机用作驱动器组件210的电机218的ー个优点在于其可用于以小増量来旋转定日镜组件18。另ー个优点在于其扭矩随着其速度的减小而増加。因此，当在使用中该电机的速度非常小时，其可向定日镜组件18提供相对较高強度的力，以例如抵消作用在其上的外力(如风力等)。虽然本说明书公开了ー种提供旋转能的电机，但是应意识到，该电机可提供另ー类型的机械能(例如，其可包括线性致动器)；本领域的普通技术人员应意识到，应当提供适当的传输和/或传动装置元件，以将电机提供的运动转换为旋转定日镜组件18所需的必要旋转运动。提供一级传动装置220，以将来自电机218的机械能传输至旋转装置202。这样可降低所提供的机械能的速度且增加其扭矩(或者反之亦然)。如图6A至6C所示，该ー级传动装置可包括前安装板232和后安装板234、壳体236、行星齿轮系238 (位于壳体内，未在图6A和6B中示出)以及用于驱动旋转装置202的输出轴240。[0048]安装板232、234被构造成便于固定一级传动装置220的位置。前安装板232包括角孔242和侧孔244。角孔242便于(例如，通过螺栓连接)将电机218的前安装板232连接至后安装板224。一级传动装置220的后安装板234被构造成被固定至旋转装置202的相应部分，如下文所述。壳体236安装在行星齿轮系238的周围，并且尤其用于对该齿轮系进行保护。另夕卜，如图6B所示，其内表面246设有齿248。这些齿可使壳体236用作行星齿轮系238的内齿环。成形于壳体236的前向表面上的孔250与一级传动装置220的前安装板234的侧孔244配合，以便于将其固定在 一起。行星齿轮系238包括三个行星齿轮组252a、252b、252c。每组中的相应齿轮的尺寸可为不同的尺寸，从而便于在传输期间减小或增加速度。如图6C和6D所示，第一行星齿轮组252a包括与三个行星齿轮256a啮合的太阳齿轮254a，这三个行星齿轮又与壳体236的齿248啮合。行星齿轮256a安装在绕太阳齿轮254a与其一起前后移动的第一行星架258a上。 如图6E中最清楚地示出，第一行星架258a包括三个孔260 (其中之一不可见)，每个孔均被构造成将轮轴(未在图6E中示出)容纳在其中，该轮轴上安装有行星齿轮256a中的ー个。应意识到，虽然所示的孔260为通孔，但其可具有任何合适的构造。例如，这些孔可为盲孔。或者，行星齿轮256a的轮轴可与第一行星架258a—体形成。第一行星架258a包括从其伸出的齿轮254b。应意识到，虽然所公开的齿轮254b构成第一行星架258a的一体部分，但仅在与第一行星架一起前后旋转时才是必需的。因此，该齿轮254b可被成形为単独的元件，将其安装在第一行星架258a上，以使得其与第一行星架一起旋转。例如，第一行星架258a可被成形为具有非圆形孔，同时齿轮254b被成形为具有凸起，该凸起被成形为紧密地安装在其中。如图6C和6D中最清楚地示出，第一行星架258a的齿轮254b构成第二行星齿轮组252b的太阳齿轮，第二行星齿轮组252b还包括三个行星齿轮256b。第二行星齿轮组252b的行星齿轮256b安装在第二行星架258b上，第二行星架258b类似于第一行星齿轮组252a的第一行星架258a而被成形。因此，第二行星架258b包括从其凸出且被构造成与其一起前后旋转的齿轮254c。第二行星架258b的齿轮254c构成第三行星齿轮组252c的太阳齿轮，第三行星齿轮组252c还包括三个行星齿轮256c。第三行星齿轮组252c的行星齿轮256c安装在第三行星架258c上且被构造成与第三行星架258c —起前后移动。第三行星架258c与输出轴240 —体形成。应意识到，虽然所公开的行星齿轮组252a、252b、252c分别包括三个行星齿轮256a、256b、256c，但可具有任何合适的数量。另外，这些齿轮可被设置成任何合适的构造。还应意识到，一级传动装置220，特别是其行星齿轮系238可被设计成提供所需的齿轮齿数比，以便在电机218的转速给定时提供输出轴240所需的转速。或者，在电机218为步进电机的情况下，则其可被设计成提供比电机单独地提供的旋转增量更小的旋转增量。如上所述，旋转装置202被构造成利用机械能来旋转定日镜组件18。如图7所示，旋转装置202包括具有安装板266、268的外壳264。外壳264被成形为具有通孔265，该通孔265形成于其顶侧上。安装板266、268被成形为具有通孔270，这些通孔270便于连接至控制装置200的后外壳204b。安装板266之一还被构造成通过后外壳204b固定至ー级传动装置220的后安装板234。旋转装置202还包括中空顶盖272和围绕其的轴环274，该旋转装置202刚性地连接至所述外売。顶盖272刚性地安装在塔架20 (图7中未示出)的顶部，并且包括多个压痕276，每个压痕276均具有通孔278。如图8所示，塔架的顶部被成形为具有多个向内的凹痕280。每个凹痕280均设有从其中穿过的通孔282。因此，顶盖272可通过紧固件(诸如，铆钉、螺钉、螺栓等(未示出))固定至塔架20的顶部，从而穿过凹痕280的通孔282和压痕276的相应通孔278。从图9A和9B中看出，顶盖272被成形为具有穿过其顶部的通孔284。 因为外壳264被设计成绕顶盖272 (如下所述)旋转，所以滚动轴承286 (诸如滚珠轴承)可设置在两者间。应意识到，如果顶盖不相对于塔架20旋转，则顶盖272可与塔架20 —体形成，或者以任何合适的方式固定至塔架20。如图9A所示，旋转装置还包括通常以288表示的蜗杆传动装置，其被构造成将控制装置200的一级传动装置220的输出轴240提供的旋转运动转换为适用于旋转定日镜组件18的旋转运动。另外，其降低了转速，从而为定日镜组件18提供比电机218和一级传动装置220提供的旋转增量更小的旋转增量。蜗杆传动装置288包括蜗杆290和蜗轮292 (示出的蜗杆和蜗轮均不带齿，以表明蜗杆传动装置可为无喉型、单喉型或双喉型)。蜗杆290安装在旋转地安装于两个轴承296中的蜗杆轴294上。每个轴承296均刚性地安装在旋转装置202的外壳264上。如图9B所示，蜗轮292刚性地安装在顶盖272的顶部。应意识到，蜗轮292可与顶盖272 (或与塔架20，在顶盖与其一体形成的情况下)一体形成。提供了可将电カ和/或数据传输至控制器208的一根或多根电缆298 (例如，如图3所示)。电缆298通常从塔架20延伸。电缆298的路径被设置为通过孔284、265穿过中空顶盖272和外壳264，这些孔形成于该中空顶盖和外壳的顶部。提供了电缆套300 (例如，图3中所示)，其设置在形成于该外壳顶部的孔265的上方。电缆298向控制装置200延イ申，其中该电缆连接至控制器208的外部通信接ロ 214的一个或多个连接器216。在操作中，控制器208例如根据外部指令来决定将定日镜组件18旋转预定的量。因此，该控制器208指示电机218将其电机轴228旋转ー个量，这在考虑ー级传动装置220和蜗杆传动装置288的齿轮齿数比的情况下，从而将定日镜组件18旋转预定的量。电机轴228驱动ー级传动装置220，一级传动装置220通过其输出轴240将旋转运动传输至蜗杆传动装置288。因为蜗轮292刚性地安装在顶盖272 (其刚性地安装在锚定于地面中的塔架20上)上，所以在与蜗轮啮合时，旋转蜗杆290会使其绕蜗轮旋转。因为蜗杆290固定在旋转装置202的外壳264中，且安装在其中，以使得仅可进行相对于外壳的旋转运动，所以旋转蜗杆会使外壳绕顶盖272旋转，从而绕塔架20旋转。因为塔架被锚定于地面中(即，塔架不会移动)，所以顶盖272绕塔架20旋转会使定日镜组件18并由此使定日镜12的反射表面旋转，从而改变其方位角。本实用新型所公开的主题所属的领域的技术人员将易于理解，在不脱离本实用新型(加以必要的修订)范围的情况下，可对其进行多种变化、变更和修改。
权利要求1.一种用于中央塔式发电站的定日镜的方位角驱动器，所述方位角驱动器被构造成控制所述定日镜的反射表面的方位角，其特征在于，所述方位角驱动器包括 控制装置，其被构造成引导所述方位角驱动器的操作；以及 旋转装置，其被构造成使所述反射表面旋转； 其中所述控制装置还被构造成向所述旋转装置提供机械能。
2.根据权利要求I所述的方位角驱动器，其特征在于，所述旋转装置包括被构造成转换由所述控制装置所提供的所述机械能的装置。
3.根据权利要求2所述的方位角驱动器，其特征在于，所述旋转装置包括蜗杆传动装置，其具有由所述控制装置直接驱动的蜗杆且还具有蜗轮，并且所述蜗杆传动装置被构造 成进行所述转换。
4.根据权利要求3所述的方位角驱动器，其特征在于，所述蜗杆传动装置为选自无喉型、单喉型和双喉型的类型。
5.根据权利要求4所述的方位角驱动器，其特征在于，所述蜗杆刚性地安装在所述旋转装置的可移动的元件上，以使得所述蜗杆可进行旋转运动，所述可移动的元件可绕所述定日镜的锚定元件自由旋转，并且其中所述蜗轮刚性地连接至所述锚定元件。
6.根据权利要求5所述的方位角驱动器，其特征在于，所述旋转装置还包括所述可移动的元件和所述锚定元件之间的滚动轴承。
7.根据权利要求6所述的方位角驱动器，其特征在于，所述旋转装置被成形为具有穿过其顶侧的通孔。
8.根据权利要求7所述的方位角驱动器，其特征在于，该方位角驱动器还包括被构造成将数据和/或电力传输至所述控制装置的电缆。
9.根据权利要求8所述的方位角驱动器，其特征在于，所述电缆通过所述孔从所述旋转装置伸出。
10.一种定日镜，其特征在于，该定日镜包括根据前述权利要求1-9中任一项所述的方位角驱动器。
专利摘要一种用于中央塔式发电站的定日镜及其方位角驱动器，该方位角驱动器被构造成控制所述定日镜的反射表面的方位角。该方位角驱动器包括被构造成引导所述方位角驱动器操作的控制装置；以及被构造成使所述反射表面旋转的旋转装置。所述控制装置还被构造成向所述旋转装置提供机械能。
文档编号G05D3/00GK202404451SQ201120553400
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者M.斯卢茨基, N.克卢格曼, R.巴沃尔, S.赫斯, Z.施维茨 申请人:光之源工业(以色列)有限公司