专利名称：定日镜及其仰角驱动器的制作方法
技术领域：
本公开涉及太阳能发电塔，并特别涉及设计来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，且一种利用太阳能的方式为采用中央塔式发电站。一种典型的中央塔式发电站装置包括定日镜阵列以及收集塔。每个定日镜均被构造来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(其可为例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(例如蒸汽发电站)，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仰角驱动器，解决了现有技术中不能够很好地控制定日镜的反射表面的仰角的问题。本实用新型的技术方案为一种用于中央塔式发电站的定日镜的仰角驱动器，所述仰角驱动器被构造成用于控制定日镜的反射表面的仰角，所述反射表面被定日镜的第一部件支撑且旋转铰接至定日镜具有固定位置的第二部件，所述仰角驱动器通过第一安装元件铰接至第一部件并且通过第二安装元件铰接至第二部件，并且被构造成通过使第一安装元件相对于第二安装元件移动来导致第一部件旋转。仰角驱动器可包括活塞，所述活塞具有纵向铰接在活塞外壳内的活塞杆，其中所述安装元件中的一个刚性连接至活塞杆，并且所述安装元件中的另一个刚性连接至活塞外壳。所述活塞可为电动活塞，其中使用电能将活塞杆铰接在活塞外壳内。所述活塞可包括带螺纹轴，连接至螺帽组件的活塞杆被构造成与带螺纹杆的至少一部分配合，使得带螺纹轴的旋转引起螺帽组件在活塞外壳内的纵向移动。可限制螺帽组件在活塞外壳内的旋转移动。所述仰角驱动器可进一步包括控制装置，其被构造成利用电能使带螺纹轴旋转。所述控制装置可包括步进电机。所述仰角驱动器可进一步包括传动装置，其由所述电机驱动并被构造成使带螺纹轴旋转。所述传动装置可包括行星齿轮系统。根据本实用新型的用于中央塔式发电站的定日镜的仰角驱动器，很好地控制了定日镜的反射表面的仰角。根据本实用新型所公开的主题的另一方面，提供了一种包括如上所述的仰角驱动器的定日镜。
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，现将参照附图且仅以非限制的示例方式来对实施方案进行描述，其中图I为中央塔式发电站的示意图；图2为图I中所示的中央塔式发电站的定日镜的透视图；图3A为图2中所示的定日镜的仰角驱动器的透视图；图3B为图3A中所示的仰角驱动器的透视图，其中移除了主外壳；图4A为图3A中所示的仰角驱动器的控制装置的透视图；图4B为沿图4A中的线IV-IV截取的横截面视图；·[0022]图5A为图4A和4B中所示的控制装置的行星齿轮系统的透视图；图5B为沿图5A中的线V-V截取的横截面视图；图5C为图5A中所示的行星齿轮系统的分解图；图6为图5A中所示的行星齿轮系统的第二内齿轮体的透视图；图7A为图3A中所示的仰角驱动器的电动活塞的透视图；图7B为沿图7A中的线VII-VII截取的横截面视图；图8A为图7A和7B中所示的电动活塞的螺帽组件的透视图；图8B为图8A中所示的螺帽组件的螺帽的透视图；图8C为图8A中所示的螺帽组件的滑动元件的透视图；图9为图3A中所示的仰角驱动器的底端的特写透视图；图10为图3A中所示的仰角驱动器的端盖的透视图；图11为图7A和7B中所示的电动活塞的带螺纹杆的底端的透视图；以及图12为图3A中所示的仰角驱动器的透视图，其示出为安装到图2中所示的接口装置和定日镜的扭矩管。
具体实施方式
如图I所示，提供了大体以10表示的中央塔式发电站。中央塔式发电站10包括定日镜12的阵列，其被构造来向收集塔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力的热流体(未示出)。发电站可为例如水力发电，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均包括被构造来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反射镜组件18。基座装置16包括将固定在地面中的塔架20以及尤其是支撑反射镜组件18的位置的接口装置22。基座装置还包括方位角驱动器24和仰角驱动器26，其分别控制反射镜组件18的反射表面的方位角和仰角。反射镜组件18包括支撑多个支撑臂30的扭矩管28。支撑臂30支撑一个或多个反射镜32，这些反射镜构成定日镜12的反射表面。另外，提供了可安装至反射镜组件18的功率控制模块(PCM)组件34。[0039]如图3A和图3B所示，仰角驱动器26包括控制装置320、主外壳322、电动活塞324和电缆326。控制装置320被构造成指导仰角驱动器26的操作，并且利用电能来向电动活塞324提供机械能。电动活塞324被构造成利用机械能相对于主外壳322延伸和/或缩回，从而引起扭矩管28围绕接口装置22的相对旋转，并且使定日镜12的反射表面枢转以调节其仰角，以下将对此作解释。电缆326被构造用于促进与控制装置320的通信，并对其提供电力。如图4A和图4B所示，控制装置320包括在电机装置外壳330内的电机装置328，和在传动装置外壳334内的传动装置332。电机装置328被构造成提供电动活塞324所需要的机械能。其从而可包括如图4B所最佳不出的电机336和控制器(未不出)。电机336可为用于将电能转化成机械能，例如旋转能的任意适合设备。其可包括由控制器控制的步进电机。其可进一步包括安装板340、具有步进电机转子(未示出)的定子组件342和输出轴344。此外，通常提供电缆(未示出)以促进与控制器的通信并且向电机336提供电力。使用如电机336的步进电机的优势在于其可用于以小增量使扭矩管28旋转。另一个优势在于其扭矩随其速度的减小而增加。从而，因为其速度在使用期间非常低，其可提供相对高的力，例如来抵消如来自风等的作用于反射表面上的外力。虽然本描述公开了提供旋转能的电机，但将了解，电机可提供另一种机械能(例如，其可包括线性致动机构)；本领域技术人员将认识到，应提供适合的传动和/或齿轮传动元件来将由电机提供的运动转化成使扭矩管28旋转所必需的运动。提供传动装置332以将来自电机336的机械能传动到电动活塞324。这样，其可减小提供的机械能的速度，并且增加其扭矩(或反之亦然)。如图4B所最佳示出的，传动装置外壳334在其顶端刚性附接到电机336，并且在其底端附接到主外壳322。其进一步包括复合行星齿轮系统348。图如图5A至图5C所示，行星齿轮系统348包括太阳齿轮350，太阳齿轮350安装在电机336的输出轴344上以便随其旋转。太阳齿轮350与三个行星齿轮352啮合，所述三个齿轮又与第一和第二内齿轮354、356啮合。每个行星齿轮352可包括两个可旋转地安装在共轴360上的独立齿轮，所述共轴横跨在两个托架362之间并且安装在两个托架362上。行星齿轮系统348被设计成使得每个轴360上的独立齿轮共同旋转。(例如，可通过配置图350使得独立齿轮中的一个与第一和第二内齿轮354、356两者啮合来实现此共同旋转。)第一和第二内齿轮354、356分别形成在第一和第二内齿轮体364、366的内表面上。内齿轮354、356具有不同齿数。例如，第一内齿轮354具有40个齿可具有40个齿，而第二内齿轮356具有37个齿。如图5A所最佳示出的，第一内齿轮体354包括花键368，花键368与形成在传动装置外壳346内表面上的相应凹槽(未不出)卩齿合，从而确保第一内齿轮体354随传动装置外壳346共同移动。当传动装置外壳346与仰角驱动器26的主外壳322彼此刚性连接时，第一内齿轮体364不相对于仰角驱动器的主外壳移动。如图6所示，第二内齿轮体366包括与花键372 —起形成的中心贯穿孔370。此夕卜，所述内齿轮体形成至少一个侧孔374，至少一个与凹槽376 —起形成。以下将解释这一构造的目的。在行星齿轮系统348的操作中，电机336运转以使其输出轴344旋转，从而使太阳齿轮350旋转。太阳齿轮350的旋转驱动行星齿轮352，使得各自的轴360承受输出轴344的旋转(因为第一内齿轮体364的运动被刚性附接到电机336的传动装置外壳346的运动所约束，所以第一内齿轮354不旋转)。因为第一内齿轮354的齿数不同于第二内齿轮356的齿数，所以行星齿轮352与每个内齿轮之间的齿轮齿数比不同。结果，与两个内齿轮354、356啮合的行星齿轮352的旋转导致两个内齿轮之间的相对旋转。因为第一内齿轮354相对于传动装置外壳346是固定的,所以主外壳322、第二内齿轮356且从而第二内齿轮体366相对于仰角驱动器26的主外壳旋转。如图7A和图7B所示，电动活塞324包括活塞杆378，活塞杆378形成为带螺纹轴380(其可为滚珠螺杆)收纳于其中的空心管，使得两者适合于相对于彼此纵向移动。仰角驱动器26的主外壳322构成电动活塞324的活塞外壳。此外，电动活塞包括轴支架349，和螺帽组件351。 带螺纹轴380的至少一部分是带螺纹的；或者，其可沿其整个长度带有螺纹。带螺纹轴被构造成与第二内齿轮体366 —起旋转，从而相对于主外壳322旋转。带螺纹轴380的顶端382带有螺纹，并且与行星齿轮系统348的限制螺栓384 (图7A和图7B中未示出；在图5B中可最佳看出)配合。回到图5B和图5C，在限制螺栓384下的带螺纹轴380上提供垫片386。垫片384包括上翘端388，上翘端388抵靠且与限制螺栓386的侧面之一齐平，以便限制各自相对于彼此的移动。此外，垫片386包括向下突出物390，向下突出物390可为形成在第二内齿轮体366的定址孔374中的凹槽376，以便限制各自相对于彼此的移动。槽392形成在带螺纹轴380靠近其顶端382的一侧中。带螺纹轴380被插入穿过第二内齿轮体366的中心贯穿孔370，使得内齿轮体的花键372收纳在槽392内，从而确保带螺纹轴与第二内齿轮体共同旋转。根据以上配置，第二内齿轮体366的旋转(由电机336的输出轴344的旋转导致)导致带螺纹轴380旋转，而不会导致限制螺栓342相对于其旋转并因此自其脱离。提供轴支架349以为带螺纹轴380提供稳定性，以下将对此作解释。所述轴支架包括轴衬394和数个轴承396。轴承396刚性安装在传动装置332的外壳334内。轴支架349包括穿过轴衬394和轴承396的贯穿孔398。这一配置促进带螺纹轴380的轴支架349的收纳。如图8A至图SC所示，螺帽组件351包括可为球头螺帽的螺帽400，和滑动元件402。如图8B所最佳示出的，螺帽400包括上部404、下部406和贯穿孔408。上部404以非圆形形成。例如，其可包括交替的平坦侧面和圆侧面410、412。下部406包括花键414。贯穿孔408被构造成与带螺纹轴380的带螺纹部分配合。如图8C所最佳示出的，滑动元件402包括贯穿孔416，贯穿孔416的形状对应于螺帽400的上部404，例如具有交替的平坦侧面和圆侧面418、420。此外，其包括两对凸出物422，每对产生在其间的凹槽424。凹槽424对应于形成在仰角驱动器26的主外壳322内部的凸出物(未示出)。当螺帽组件351安装在主外壳322内，使得凹槽424将凸出物收纳于其中时，从而限制了螺帽组件在主外壳内的旋转，而允许其在主外壳内的纵向移动。如上所述，活塞杆378以空心管的形式存在。回到图7A，其顶端428形成以便装配在螺帽400的下部406上。其形成有隆脊432以便确保随其一起纵向移动。此外，其在内部的形成方式使得其与下部406的花键414贴适地装配，以便随其一起旋转。活塞杆378进一步具有在其底端436处的端盖434，如图9所示。如图10所示，端盖434包括具有花键438的上端437和底端440，底端形成为圆柱并且包括贯穿其中的贯穿孔442。此外，活塞杆378的底端436的形成方式与以上参考图7A所述的其顶端428相似，具体来说，其形成方式使得其装配在端盖434的上端436上。带螺纹轴380穿过轴支架349和螺帽组件351，并且几乎延伸穿过活塞杆378的整个长度。为防止其在带螺纹杆380中的径向移动，提供在带螺纹轴380底端处的环444，如图11所示。所述环的外径约等于活塞杆378的内径，并且装配在带螺纹轴上以便促进其在活塞杆中的旋转。·[0061]回到图9，主外壳322的底端包括侧向凸出物446。凸出物446可与外壳整体形成，或如图所示，作为以448表示的牢固安装到主外壳322的分体元件的部件。凸出物包括贯穿其中的贯穿孔450。如图12所示，仰角驱动器26经由端盖434安装到接口装置22，即接口装置的安装杆可旋转地收纳在端盖的贯穿孔442内。此外，其经由凸出物446安装到扭矩管28，即附接到扭矩管的安装元件可旋转地收纳在凸出物的贯穿孔450内。端盖434和凸出物446因此构成了仰角驱动器26的安装元件。在使用时，控制器向电机336发送信号以使其输出轴344旋转。如上所述，这导致带螺纹轴380的旋转。由于带螺纹轴380在螺帽组件351内的螺接，带螺纹轴的旋转导致螺帽组件在主外壳322内纵向滑动，从而导致活塞杆378相对于主外壳的延伸或回缩，并且由此导致了附接到活塞杆的端盖434相对于主外壳的延伸或回缩。端盖434的这一移动导致端盖434的贯穿孔442与凸出物446的贯穿孔450之间距离的改变。因为扭矩管28围绕以图12中X表示的轴旋转铰接至接口装置，而所述轴与端盖434的贯穿孔442和凸出物446的贯穿孔450两者的连接点是隔开的，所以距离的改变导致扭矩管28的枢转，并且由此导致了反射镜组件18的枢转，于是导致了反射表面的仰角的改变。本实用新型所属的本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仰角驱动器，所述仰角驱动器被构造成用于控制所述定日镜的反射表面的仰角，所述反射表面被所述定日镜的第一部件支撑且旋转铰接至所述定日镜具有固定位置的第二部件，其特征在于所述仰角驱动器通过第一安装元件铰接至所述第一部件并且通过第二安装元件铰接至所述第二部件，并且被构造成通过使所述第一安装元件相对于所述第二安装元件移动来导致所述第一部件旋转。
2.根据权利要求I所述的仰角驱动器，其特征在于包括活塞，所述活塞具有纵向铰接在活塞外壳内的活塞杆，其中所述安装元件中的一个刚性连接至所述活塞杆，并且所述安装元件中的另一个刚性连接至所述活塞外壳。
3.根据权利要求2所述的仰角驱动器，其特征在于所述活塞为电动活塞，其中所述活塞杆是使用电能而铰接在所述活塞外壳内。
4.根据权利要求3所述的仰角驱动器，其特征在于所述活塞包括带螺纹轴，连接至螺帽组件的所述活塞杆被构造成与所述带螺纹杆的至少一部分配合，使得所述带螺纹轴的旋转引起所述螺帽组件在所述活塞外壳内的纵向移动。
5.根据权利要求4所述的仰角驱动器，其特征在于所述螺帽组件在所述活塞外壳内的旋转移动受到限制。
6.根据权利要求3所述的仰角驱动器，其特征在于进一步包括控制装置，所述控制装置被构造成利用电能以使所述带螺纹轴旋转。
7.根据权利要求6所述的仰角驱动器，其特征在于所述控制装置包括步进电机。
8.根据权利要求7所述的仰角驱动器，其特征在于进一步包括传动装置，所述传动装置由所述电机驱动并且被构造成使所述带螺纹轴旋转。
9.根据权利要求8所述的仰角驱动器，其特征在于所述传动装置包括行星齿轮系统。
10.一种定日镜，其特征在于包括根据前述权利要求中任一项所述的仰角驱动器。
专利摘要本实用新型提供了一种用于中央塔式发电站的定日镜的仰角驱动器。所述仰角驱动器被构造成用于控制定日镜的反射表面的仰角。所述反射表面被定日镜的第一部件支撑且旋转铰接至定日镜具有固定位置的第二部件。所述仰角驱动器通过第一安装元件铰接至所述第一部件，并且通过第二安装元件铰接至所述第二部件。所述仰角驱动器被构造成通过使所述第一安装元件相对于所述第二安装元件移动来导致所述第一部件旋转。根据本实用新型的用于中央塔式发电站的定日镜的仰角驱动器，很好地控制了定日镜的反射表面的仰角。根据本实用新型所公开的主题的另一方面，提供了一种包括如上所述的仰角驱动器的定日镜。
文档编号G02B7/198GK202711070SQ20122036614
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者S.赫斯, Z.什维茨, R.巴沃尔, M.斯卢茨基, N.克鲁格曼 申请人:光之源工业(以色列)有限公司