一种定日镜装置的制作方法

本发明属于太阳能热发电技术领域，具体是涉及一种定日镜装置。

背景技术：

定日镜是太阳辐射能的收集设备，用于跟踪太阳并将太阳光线反射至某一固定位置，定日镜主要包括反射镜、固定反射镜的支撑结构、传动结构和伺服运动控制系统。定日镜被广泛应用于塔式太阳能热发电系统中，塔式太阳能热发电系统是太阳能热发电形式之一，通过在空旷的地面上建立一座高大的中央吸收塔，围绕吸收塔安装一定数量的定日镜，通过定日镜将太阳光聚集到塔顶的接收器的腔体内产生高温，再将流经接收器的工作介质加热，介质流出接收器后，加热循环水，产生高温蒸汽，推动汽轮机进行发电。

现有技术中定日镜多数是采用方位、俯仰双轴电机驱动的方式控制定日镜自动跟踪太阳，传统的双轴跟踪系统机械结构比较复杂，耗电量大，因而制造和运行成本较高，并不适用于一年只需要调节几次俯仰角度的新型塔式太阳能热发电系统中，且传统的双轴跟踪系统不能满足实际跟踪精度，此外，由于定日镜俯仰、方位两轴的传动范围、精度不同，两传动轴常采用不用的传动机构，设备加工、组装和调试成本高。

因此，针对传统的定日镜中双轴跟踪系统机械结构比较复杂、制造和运营成本较高且不能满足实际跟踪精度等其它缺陷，中国专利cn2011200319220提供了一种定日镜传动装置，该传动装置没有采用方位轴和俯仰轴，该传动装置包括安装在立柱上用于调节方位角的下箱体、与定日镜支撑架连接用于调节高度的上箱体，所述下箱体内设有相互啮合的下蜗轮和下蜗杆，上箱体底部设有法兰盘，上箱体底部的法兰盘与下蜗轮的上表面固定连接使得上箱体随下蜗轮可转动，上箱体中设有相互啮合的上蜗轮和上蜗杆，上蜗轮两侧面的圆周上均匀设有与定日镜的支撑架固定的螺孔；当需要调节方位角时，动力从下蜗杆输入，带动下蜗轮转动，从而带动整个上箱体和定日镜的支撑架水平转动调节；当需要调节高度角时，动力从上蜗杆输入，带动上蜗轮和定日镜的支撑架在竖直方向转动调节，该装置结构简单，实现方便，有效克服了传统的定日镜中双轴跟踪系统机械结构比较复杂、制造成本高的缺陷，但是该装置下蜗轮与上箱体之间通过法兰盘传动连接，上箱体中上蜗轮与定日镜的支撑架之间通过螺钉连接，连接并不可靠，使得动力承接不平稳，水平转动和竖直转动不能满足转动精度需求；另一方面，该装置支撑架采用桁架结构，定日镜与桁架结构之间固定连接，主梁两端分别架接在桁架结构上，当主梁被传动时，带动桁架结构上的定日镜在竖直方向转动，采用桁架结构，虽然其刚度和强度大，但对于型材的消耗量较大，增加成本；且当传动装置不在重心位置时，由于存在不平衡力矩，需要增设配重或使用更大的电机，所需成本增加，因此并不能实际解决制造成本高的缺陷。

综上所述，定日镜的机架一般采用桁架形式，其刚度和强度大，但对于型材的消耗量大，且当传动机构不在重心位置时，由于存在不平衡力矩，需要增设配重或使用更大的电机使得两端平衡，因此所需成本进一步增加，并不能实际解决传统的双轴跟踪系统机械结构比较复杂，耗电量大，因而制造和运行成本较高等问题还是存在，另一方面，也不能满足定日镜的跟踪精度。

因此，需要设计一种新型的定日镜装置。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，定日镜机架采用桁架形式，其型材消耗量大，且通过增设配重克服不平衡力矩使得成本增加，设备加工、组装和调试成本高，定日镜不能满足跟踪精度，本发明提供一种定日镜装置，该定日镜装置结构简单，加工简易，拆装方便，成本较低，并可以保证定日镜跟踪精度。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种定日镜装置，包括机架、传动装置和置于该传动装置两侧的反射镜，所述机架包括置于传动装置下方的立柱、置于传动装置两侧的横梁以及一组侧梁，所述反射镜固定在对应的横梁上，所述反射镜和对应的横梁之间通过侧梁连接，该定日镜还包括一组安装机构，所述反射镜与侧梁之间通过安装机构连接，该安装机构包括设有卡槽的固定座和与该固定座连接的螺钉安装板，所述反射镜嵌入在固定座的卡槽内，所述螺钉安装板一端和固定座之间通过一组螺钉连接，所述螺钉安装板另一端与侧梁之间固定连接。

进一步地，所述侧梁采用匚形变截面梁。

进一步地，所述反射镜和对应的横梁之间通过两根侧梁连接，其中一根侧梁置于反射镜的左侧，另一根侧梁置于反射镜的右侧。

进一步地，所述螺钉采用拉紧螺钉或顶推螺钉。

进一步地，包括固定带，该固定带置于反射镜上用于固定反射镜，置于反射镜上端的固定带部分通过一对夹板固定连接，置于反射镜下端的固定带部分与横梁之间通过一组普通螺钉连接。

进一步地，所述固定带采用钢带或铝合金带。

进一步地，所述传动装置包括俯仰传动装置和方位传动装置，该俯仰传动装置包括俯仰传动箱体、设于该俯仰传动箱体内的俯仰轴、套接在该俯仰轴上的俯仰蜗轮传动机构、与该俯仰蜗轮传动机构连接的俯仰蜗杆传动机构、与该俯仰蜗杆传动机构连接的行星齿轮减速机一和与该行星齿轮减速机一连接的电机一；该方位传动装置包括方位传动箱体、设于该方位传动箱体内的方位轴、套接在该方位轴上的方位蜗轮传动机构、与该方位蜗轮传动机构连接的方位蜗杆传动机构、与该方位蜗杆传动机构连接的行星齿轮减速机二和与该行星齿轮减速机二连接的电机二，所述俯仰传动箱体与方位传动箱体之间通过箱体连接板连接。

进一步地，所述俯仰轴与横梁之间均采用圆锥面过盈连接方式连接。

进一步地，所述俯仰轴两端外表面均采用圆锥面，所述横梁均采用方钢型材，所述横梁的外侧和内近端面侧均设有钢板一，所述钢板一上均开有圆孔，该圆孔直径与俯仰轴同截面处的外径相匹配使得该俯仰轴与横梁之间相对轴向位移压紧获得过盈配合连接。

进一步地，包括螺钉固定板和固定螺钉，所述螺钉固定板置于横梁内近端面侧的钢板一上，在俯仰轴内近端面侧均设有固定板一，所述螺钉固定板和固定板一之间通过固定螺钉连接，实现横梁和俯仰轴之间配合连接。

有益效果：

本发明与现有技术比较，具有的优点是:

1、本发明的定日镜装置中反射镜的支撑机架包括横梁和侧梁，侧梁不同于传统的桁架结构，仅采用横梁加变截面侧梁的形式，不仅克服了传统桁架结构的缺陷，且设计结构简单，结构轻巧，成本低廉；

2、本发明的定日镜装置中采用安装机构使得反射镜与侧梁之间固定连接，安装机构的结构设计巧妙简单，安装机构包括固定座、螺钉安装板和螺钉，反射镜通过嵌入在固定座的卡槽内，螺钉安装板一端与固定座之间通过螺钉固定连接，螺钉安装板另一端与侧梁之间固定连接，保证了定日镜的跟踪精度；

3、本发明的定日镜装置中采用拉紧螺钉和顶推螺钉使得侧梁和反射镜之间连接，通过调节拉紧螺钉和顶推螺钉，使得反射镜调节方便，调节反射镜法线处于理论公差范围内，进一步提高了定日镜的跟踪精度；

4、本发明的定日镜装置中采用保护机构，进一步确保反射镜不滑落，进一步提高了定日镜的跟踪精度；

5、本发明的定日镜装置中侧梁采用匚形变截面梁，匚形变截面梁有较好的刚性，匚形变截面梁便于固定和调节反射镜；离主梁越远的侧梁其弯矩越小，通过在弯矩小的地方采用较小的截面，与等截面凹形梁相比，节省了材料，减轻了梁的自重；

6、本发明的定日镜装置中反射镜可以进行俯仰转动和水平转动，完成自动跟踪太阳，定向透射太阳光至某一固定位置，通过俯仰轴转动、俯仰轴转动带动两端横梁转动，横梁转动从而实现反射镜的俯仰转动；反射镜水平转动，具体是通过方位传动箱体转动带动上方的所有机构(包括连接箱体、俯仰传动箱体、俯仰轴以及主梁、反射镜)转动，实现反射镜水平转动，反射镜俯仰转动和水平转动实现定日镜追日跟踪，在结构简单、拆装方便的基础上，保证定日镜的跟踪精度；

7、本发明的定日镜装置中两轴传动机构相同，设备加工、组装和调试方便，成本降低；

8、本发明的定日镜装置，结构简单，成本较低，适用于塔式太阳能热发电系统，且能满足塔式太阳能热发电系统需要的实际跟踪精度，能够保持在一整天跟踪太阳的过程中，太阳光板始终定位在吸收塔上；

9、本发明的定日镜装置，机架与传动箱体连接处采用圆锥面过盈配合连接，安装拆卸简单。

附图说明

图1是定日镜装置示意图一；

图2是定日镜装置示意图二；

图3是安装机构俯视剖面图；

图4是安装机构侧视剖面图；

图5是保护机构侧视图；

图6是保护机构正视图；

图7是传动装置剖面图一；

图8是传动装置剖面图二；

图9是俯仰轴与横梁连接示意图。

附图标号说明：

1、反射镜；2、机架；200、立柱；2000、钢板二；201、横梁；2010、钢板一；202、侧梁；3、传动装置；300、俯仰轴；3000、固定板一；301、俯仰传动箱体；302、俯仰蜗轮传动机构；303、俯仰蜗杆传动机构；304、行星齿轮减速机一；305、电机一；306、方位轴；3060、固定板二；307、方位传动箱体；308、方位蜗轮传动机构；309、方位蜗杆传动机构；310、行星齿轮减速机二；311、电机二；312、箱体连接板；4、安装机构；400、固定座；401、螺钉安装板；402、螺钉；4020、拉紧螺钉；4021、顶推螺钉；5、保护机构；500、固定带；501、夹板；502、普通螺钉；313、螺钉固定板；314、固定螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指如图1所示的具体结构上的上下左右，“内、外”是指具体轮廓的内与外，“远、近”是指相对于某个部件的远与近。

实施例一：

本实施例的一种定日镜装置，参照图1，包括左、右侧反射镜1，支撑该反射镜1的机架2和带动两侧反射镜1转动的传动装置3，该机架2用于支撑反射镜，该机架2包括置于传动装置3下方的立柱200、置于传动装置3两侧的横梁201以及一组侧梁202，单块反射镜1固定在对应的横梁201上，左侧反射镜固定在左侧横梁上，右侧反射镜固定在右侧横梁上，传动装置3转动带动左侧横梁201和右侧横梁201均转动，左侧横梁转动带动左侧反射镜转动，右侧横梁转动带动右侧反射镜转动；在反射镜1上设有侧梁202，反射镜1和对应的横梁201之间通过侧梁202连接，左侧的反射镜1通过侧梁与左侧横梁固定连接，右侧的反射镜1通过侧梁与右侧横梁固定连接；

该定日镜装置还包括一组安装机构4，单块反射镜1均通过安装机构4与侧梁202固定连接，其中安装机构4的数量视实际情况而定，参照图3和图4，该安装机构4包括设有卡槽的固定座400和与该固定座400连接的螺钉安装板401，将单块反射镜1嵌入在固定座400的卡槽内，螺钉安装板401一端和固定座400之间通过一组螺钉402连接，螺钉安装板401另一端与侧梁202固定连接，螺钉安装板401另一端与侧梁202之间通过焊接或螺钉连接方式固定连接，螺钉安装板401另一端可置于侧梁202上方(参照图1)或置于侧梁下方；

其中螺钉402采用拉紧螺钉4020或顶推螺钉4021，在本实施例中，参照图3，将螺钉安装板401一端和固定座400之间通过2个螺钉连接，2个螺钉分别采用拉紧螺钉4020和顶推螺钉4021，安装时，将单块反射镜1嵌入在固定座400内，将螺钉安装板401一端和固定座400之间通过2个螺钉连接，通过调节拉紧螺钉4020和顶推螺钉4021，使得反射镜法线处于理论公差范围内，另一方面，通过调节拉紧螺钉4020和顶推螺钉4021，使得螺钉安装板401一端和固定座400之间固定连接，且螺钉安装板401另一端压在侧梁202上，通过调节螺钉402使得反射镜1和侧梁202之间压紧连接，从而实现反射镜1与侧梁202之间固定连接。

横梁201与侧梁202之间通过螺钉固定连接。

实施例二：

本实施例的一种定日镜装置，基于实施例一，参照图1、图3和图4，其中的侧梁202采用匚形变截面梁结构，侧梁202采用匚形变截面梁结构，匚形变截面梁结构刚性好，相较于圆形梁，便于固定和调节反射镜，在侧梁上，离主梁越远，其弯矩越小，因此，可以在弯矩小的侧梁部分采用较小的截面，这样，与等截面匚形梁相比，节省了材料，减轻了梁的自重。

实施例三：

基于实施例二，本实施例的一种定日镜装置，侧梁的根数视具体情况而定，参照图1，反射镜1和对应的横梁201之间通过两根侧梁202连接，其中一根侧梁置于反射镜1的左侧，另一根侧梁置于反射镜1的右侧，单块反射镜1均通过两根侧梁202与横梁201之间连接；

上述侧梁202采用长侧梁或短侧梁，参照图1，短侧梁置于反射镜1的左侧，长侧梁置于反射镜1的右侧，反射镜1与短侧梁之间通过1个安装机构4连接，反射镜1与长侧梁之间通过2个安装机构4连接。

实施例四：

基于实施例三，本实施例的一种定日镜装置，为了进一步确保反射镜不滑落，采用保护机构，参照图1、图5和图6，该保护机构包括固定带500，该固定带500置于反射镜1面上用于固定反射镜，其中置于反射镜1上端的固定带部分通过一对夹板501固定连接，置于反射镜1下端的固定带部分通过一组普通螺钉502与横梁201固定连接；

其中固定带500采用钢带或铝合金带；

夹板501包括两个，其中一个夹板置于反射镜一侧面，另一个夹板置于反射镜另一侧面，其中一个夹板采用平面板结构，另一个夹板采用工字型板结构，平面板一部分压在反射镜的一侧面上，平面板另一部分置于该侧面上顶端；工字型板结构一部分压在反射镜另一侧面上，工字型板结构另一部分与置于另一侧面上顶端的平面板部分贴合紧靠在一起，贴合在一起的工字型板结构和平面板结构之间通过螺钉固定连接，从而使得固定带上端部分固定在反射镜上。

实施例五：

基于实施例四，本实施例的一种定日镜装置，该装置包括俯仰传动装置和方位传动装置，该俯仰传动装置用于实现反射镜的俯仰转动，方位传动装置用于实现反射镜的水平转动；

参照图7和图8，该俯仰传动装置包括俯仰传动箱体301、设于该俯仰传动箱体301内的俯仰轴300、套接在该俯仰轴300上的俯仰蜗轮传动机构302、与该俯仰蜗轮传动机构302连接的俯仰蜗杆传动机构303、与该俯仰蜗杆传动机构303连接的行星齿轮减速机一304和与该行星齿轮减速机一304连接的电机一305；其中俯仰轴300通过角接触球轴承与俯仰传动箱体301相连，俯仰轴300中间位置上套接有俯仰蜗轮传动机构302，俯仰轴300水平放置，俯仰蜗杆传动机构303垂直于俯仰蜗轮传动机构302的轴方向，俯仰蜗杆传动机构303两端固定在俯仰传动箱体301内壁上；

电机一305提供电力，行星齿轮减速机一304在电机一305的作用下带动俯仰蜗杆传动机构303转动，从而带动俯仰蜗轮传动机构302转动，进一步带动俯仰轴300转动，俯仰轴300两端均连接横梁201，横梁201在俯仰轴300的作用下均转动，从而带动固定在横梁201上的反射镜1俯仰转动，从而实现反射镜的俯仰转动；

俯仰轴300在转动过程中，由于俯仰轴300两端受力并没有很好的平衡，所以存在一定大小的扭矩力矩，会将俯仰轴300的传动间隙自动消除，假设俯仰蜗轮蜗杆传动机构的减速比为i1，行星齿轮减速机一304的减速比为i2，则当电机一305以转速n转动时，俯仰轴300将以转速n/i1i2运动；

方位传动装置包括方位传动箱体307、设于该方位传动箱体307、设于该方位传动箱体307内的方位轴306、套接在该方位轴306上的方位蜗轮传动机构308、与该方位蜗轮传动机构308连接的方位蜗杆传动机构309，与该方位蜗杆传动机构309连接的行星齿轮减速机二(图中未标记)和与该行星齿轮减速机二连接的电机二(图中未标记)，该行星齿轮减速机二连接的电机二的安装方式与俯仰传动装置中的行星齿轮减速机一、电机一的安装方式一致；其中方位轴306的上下端用角接触球轴承与方位传动箱体307相连，在方位轴306的中间位置上套接有方位蜗轮传动机构308，方位轴306竖直放置，该方位蜗杆传动机构309垂直于方位蜗轮传动机构308的轴方向；

上述俯仰传动箱体301和方位传动箱体307之间通过箱体连接板310连接；

其中，俯仰蜗轮蜗杆传动机构和方位蜗轮蜗杆传动机构尺寸完全相同；

方位轴306与立柱200之间采用固定连接的方式；

方位传动箱体307在转动过程中，方位轴306并无不平衡力矩，但方位传动箱体整日内都是从东到西运动，其间隙在极短的时间内就没有了；当电机二通过行星齿轮减速机二带动方位蜗杆传动机构309转动时，连接在立柱200上的方位轴306和方位蜗轮传动机构308静止，方位蜗杆传动机构309将带动方位传动箱体307及其上方的所有机构一起围绕方位轴306转动，即方位传动箱体307和俯仰传动箱体301之间通过箱体连接板310连成一体，方位传动箱体307转动带动箱体连接板310、俯仰传动箱体301、俯仰传动箱体301内的俯仰轴300以及与俯仰轴300两端连接的横梁201一起做水平转动，实现方位的转换；

一般情况下，该设计会使得电机后电线缠绕，不能多圈转动，但对该定日镜而言，这种设计可以使得结构简单，只要控制电线长度即可解决绕线问题，且将两个蜗轮做在一起，结构更加简单紧凑。

实施例六：

基于实施例五，本实施例的一种定日镜装置，所述横梁201与俯仰轴300之间均采用圆锥面过盈连接方式连接；所述立柱200与方位轴306之间采用圆锥面过盈连接方式连接；

参照图9，所述俯仰轴300两端外表面均采用圆锥面，所述横梁201均采用方钢型材，所述横梁201的外侧和内近端面侧均设有钢板一2010，所述钢板一2010上均开有圆孔，该圆孔直径与俯仰轴300同截面处的外径相匹配，使得该俯仰轴300与横梁201相对轴向位移压紧获得过盈配合连接；俯仰轴300两端和横梁201之间均通过过盈连接，过盈连接使得俯仰轴300和横梁201之间动力传动更加可靠，俯仰轴300转动带动横梁201以及侧梁202和反射镜1转动，进一步提高了横梁以及侧梁和反射镜的转动可靠性能；另外，反射镜与侧梁、横梁之间的连接方式也会进一步提高反射镜俯仰的精度；

参照图8，所述方位轴306下端采用方钢型材，所述立柱200采用圆形钢管，所述立柱200的外侧和内近端面侧均设有钢板二2000，所述钢板二2000上均开有圆孔，该圆孔直径与方位轴306同截面处的外径相匹配，使得该方位轴306与立柱200相对轴向位移压紧获得过盈配合连接；方位轴306和立柱200之间采用过盈连接的方式固定连接。

实施例七：

基于实施例六，本实施例的一种定日镜装置，参照图9，包括螺钉固定板311和固定螺钉312，所述螺钉固定板311置于横梁201内近端面侧的钢板一2010上，在俯仰轴300内近端面侧均设有固定板一3000，所述横梁201内的螺钉固定板311和俯仰轴300内的固定板一3000之间通过固定螺钉312连接，实现横梁201和俯仰轴300之间配合连接；

参照图8，所述螺钉固定板311置于立柱200内近下端面侧的钢板二2000上，在方位轴306内近下端面侧设有固定板二3060，立柱200内的螺钉固定板311和方位轴306内的固定板二3060之间通过固定螺钉312连接，实现立柱200和方位轴306之间配合连接。

实施例八：

基于实施例七，本实施例的一种定日镜装置，参照图2，该定日镜的反射面积为8平方米，单块反射镜的尺寸为1m×1m，共8块；

将方位轴306采用圆锥面过盈连接的方法与立柱200相连，立柱200底端用钢板焊接一个圆锥，用打桩机按照设计方位将立柱200准确的贯入地层，支撑整个定日镜装置。因此，方位轴306在蜗杆传动时，不会被带动传动，导致方位传动箱体以方位轴11做绕轴转动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。