一种双轴槽式太阳能集热器及蒸汽热水系统

技术领域

本发明属于太阳能集热器技术领域，更具体地说，是涉及一种双轴槽式太阳能集热器及蒸汽热水系统。

背景技术

槽式集热器是一种利用的是光热转化方式，通过聚焦、反射和吸收等过程实现光能到热能的转化，使换热介质达到一定温度，以满足不同负载的需求的集热装置。槽式集热器属于中高温集热器的范畴，可以使换热工质得到比较高的温度，可被用到热发电、海水淡化处理、供暖工程、吸收式制冷等生活和生产领域。

由于太阳能广阔的应用前景，太阳能是槽式集热器的主要能量来源。太阳能槽式集热器在太阳能利用系统中占据主导地位，它为系统提供热源，其效率和投资成本会影响到整个集热系统的效率和经济性。槽式太阳能集热装置采用真空玻璃管结构，即内管采用镀有高吸收率选择性吸收图层的金属管，管内走加热介质，在外面为玻璃管，玻璃管与金属管间抽真空以抑制对流和传导热损失。

但现有的槽式太阳能集热器还存在不少问题，例如结构较复杂、成本较高及太阳能利用率较低等问题。

发明内容

本发明就是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种双轴槽式太阳能集热器及蒸汽热水系统。

为解决上述技术问题，为此本发明提供如下技术方案：一种双轴槽式太阳能集热器，其设有反光镜、集热管、驱动装置和支撑件，支撑件包括支柱及设置在支柱上端的支架梁组件，反光镜通过支架梁组件支撑，支柱的上端连接有主轴，主轴设有竖向主轴和横向主轴，横向主轴设置在竖向主轴的上端，支柱与竖向主轴之间设置有蜗轮蜗杆组件和减速电机；

反光镜以支柱为中心在水平面上进行旋转，反光镜以横向主轴上端的轴承为中心进行仰角倾角的变化；竖向主轴的外周设置有旋转轴套，旋转轴套的侧边固定连接有推杆支撑座，推杆支撑座的上端连接有电动推杆，电动推杆与支架梁组件的底部相连接，集热器上还连接有控制系统。

优选的，集热器整体采用竖式开口设计，集热管设置在反光镜的上部，且设置在反光镜的聚光区，反光镜及集热管均设置有两个。

优选的，支架梁组件设有支架梁及设置在支架梁底部的支架梁支撑座，支柱采用单立柱支撑结构。

优选的，旋转轴套内设有轴承轴套，轴承轴套的上端通过螺母锁紧，旋转轴套的上端连接有带座轴承支架，带座轴承支架上安装有两套轴承，轴承与上端设置的支架梁固定连接，电动推杆的上端与支架梁支撑座相连接。

优选的，蜗轮蜗杆组件设置在支柱顶端设置的固定座上，固定座上还设置有减速电机，减速电机驱动蜗轮蜗杆组件运转，蜗轮蜗杆组件设置有蜗轮、蜗杆，旋转轴套与下端设置的蜗轮连接设置，蜗轮与设置在固定座上的蜗杆装配连接，蜗轮蜗杆组件的外周还设置有防护罩。

优选的，反光镜在水平面上进行360°旋转，反光镜仰角倾角的变化范围为5-85°。

本发明还提供一种双轴槽式太阳能集热器的蒸汽热水系统，其设有压力罐和连接管路，太阳能集热器上设置有集热管，集热管的出水口通过连接管路与压力罐的进水口相连接，压力罐的出水口通过连接管路与集热管的进水口相连接，从而形成循环回路，压力罐上连接有自动补水液位计。

优选的，集热管的进水口设置在集热管的底部，集热管的出水口设置在集热管的顶部，压力罐在自动补水液位计的作用下保持水位高度超过集热管的出水口到压力罐的进水口的水位。

优选的，压力罐为蒸汽压力罐，蒸汽压力罐的顶部设置有蒸汽出口，并且蒸汽压力罐上设置有压力表和安全阀。

优选的，连接管路上设置有单向阀和高压补水泵。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明结构简单，系统简化，稳定性好，通过蜗轮蜗杆组件和电动推杆，可以实现反光镜角度的调整，使得太阳光始终能够照射在反光镜上，一年四季太阳与反光镜始终保持90°直角直射运行，可最大化采集吸收太阳的热量，从而大大的提高太阳能的利用效率，提高企业的经济效益。而且本发明蒸汽加热系统设备减少，从而设备投资减少，无需专门场地，安装简单，温度提升迅速，不易发生故障，可广泛应用于供暖、热水、蒸汽等系统。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图；

图3为本发明工作状态的结构示意图一；

图4为本发明工作状态的结构示意图二；

图5为本发明蒸汽加热系统的结构示意图。

图中符号标记说明：

1.双轴槽式太阳能集热器；2.支撑件；21.支柱；22.支架梁组件；3.反光镜；4.集热管；41.集热管进水口；42.集热管出水口；5.竖向主轴；6.横向主轴；7.蜗轮蜗杆组件；8.减速电机；9.旋转轴套；10.防护罩；11.带座轴承支架；12.推杆支撑座；13.电动推杆；14.连接管路；15.蒸汽压力罐；16.自动补水液位计；17.蒸汽出口；18.压力表；19.安全阀；20.单向阀；23.高压补水泵。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1-图3，本发明提供一种双轴槽式太阳能集热器，其设有支撑件2，支撑件2上设置有反光镜3和集热管4，集热器整体采用竖式开口设计，集热管4设置在反光镜3的上部，且设置在反光镜3的聚光区，反光镜3及集热管4均设置有两个；支撑件2包括支柱21及设置在支柱21上端的支架梁组件22，支架梁组件22设有支架梁及设置在支架梁底部的支架梁支撑座，反光镜3通过支架梁组件22支撑，集热管4通过集热管支架固定设置在支架梁组件22上。

本实施例中，支柱21采用单立柱支撑结构的方式，安装适应性更强，更适合于建筑物顶的安装，更合适收集太阳能；由于集热器采用竖式开口式安装设计，相比较于单轴横式开口安装高度降低80公分，从而可以有效降低早晚相互间阳光遮挡，有效降低风阻，太阳能利用率更高。

如图3所示，本实施例中，支柱21的上端连接有主轴，主轴设有竖向主轴5和横向主轴6，横向主轴6设置在竖向主轴5的上端，支柱21与竖向主轴5之间设置有蜗轮蜗杆组件7和减速电机8；蜗轮蜗杆组件7设置在支柱21顶端设置的固定座上，减速电机8也设置在固定座上，减速电机8驱动蜗轮蜗杆组件7运转，蜗轮蜗杆组件7设置有蜗轮、蜗杆，蜗轮与设置在固定座上的蜗杆装配连接，在蜗轮蜗杆组件7的传动作用下，竖向主轴5可进行东西向旋转，横向主轴6可进行南北向旋转，从而带动上端设置的反光镜3和集热管4进行动作。竖向主轴5的外周设置有旋转轴套9，旋转轴套9与下端设置的蜗轮连接设置，蜗轮蜗杆组件7的外周还设置有防护罩10；旋转轴套9内设有轴承轴套，轴与轴承轴套的上端通过螺母锁紧不能拔出，旋转轴套9的上端连接有带座轴承支架11，带座轴承支架11上安装有两套轴承，轴承内轴与上端设置的支架梁固定连接。

更进一步的，本实施例中，旋转轴套9的侧边固定连接有推杆支撑座12，推杆支撑座12的上端连接有电动推杆13，电动推杆13与支架梁组件22的底部相连接，电动推杆13的上端与支架梁支撑座相连接，并带有一定角度可活动仰俯。

本实施例中，集热器上还设置有控制系统，控制集热器动作；反光镜3可以以支柱21为中心在水平面上进行360°旋转，反光镜3以横向主轴6上端的轴承为中心进行仰角倾角的变化，反光镜3仰角倾角的变化范围为5-85°。通过角度及俯仰的调节，反光镜3通过旋转仰俯达到一件四季全天候全方位阳光跟踪，一年四季太阳与反光镜3始终保持90°直角直射运行，可最大化采集吸收热量，相比单轴槽式因斜射造成光损失，效率可提高50％；而且倾角仰角有5-85°的倾斜变化，配合好上位槽液面高度可以形成自然对流，无需使用循环泵，从而可以减少投资以及企业运行成本。

如图5所示，本发明还提供一种双轴槽式太阳能集热器的蒸汽热水系统，无需传统单轴槽式太阳能所需要导热油、油泵、蓄油罐、高位槽、导热油蒸汽热交换器、高温油阀等一系列设备，本申请取消上述所有设备，只需要一个蒸汽压力罐及连接管路即可实现相关操作。其设有双轴槽式太阳能集热器1，双轴槽式太阳能集热器1上设置有集热管4，集热管4设置有进水口和出水口，集热管进水口41设置在集热管4的底端，集热管出水口42设置在集热管的顶端，低端进水高端出水，集热管出水口42通过连接管路14与蒸汽压力罐15的进水口相连接，蒸汽压力罐15底部设置的出水口通过连接管路14与集热管进水口41相连接，从而在集热管4与蒸汽压力罐15之间形成循环回路。

更进一步的，本实施例中，蒸汽压力罐15上连接有自动补水液位计16，自动补水液位计16控制罐内水位，蒸汽压力罐15在自动补水液位计16的作用下保持水位高度始终超过集热管出水口42到蒸汽压力罐15的进水口的水位。

更进一步的，本实施例中，蒸汽压力罐15的顶部设置有蒸汽出口17，并且蒸汽压力罐15上设置有压力表18和安全阀19，连接管路14上还设置有单向阀20和高压补水泵23，当蒸汽压力罐15内水位低时，高压补水泵23加水至设定水位。

本发明的工作原理为：由于双轴槽式太阳能集热器运行时最大倾角到最大仰角时可保留5°以上的仰角，这个角度完全可以满液体升温带来的热对流，集热管4低端进水高端出水，水在集热管4内加热升温，热水上升进入蒸汽压力罐15，蒸汽压力罐15底部水补充流入集热管4持续对流加热直至到达所需目标温度压力时，然后开启蒸汽安全阀门，过热水在蒸汽压力罐15顶部空间产生蒸汽排出，集热管4持续加热，加热的水因温差上升对流继续循环。

由于本实施例不使用导热油，可以有效避免导热油泄漏带来的环境污染跟高温自燃带来的严重事故；油泵、蓄油罐、高位槽、导热油蒸汽热交换器、高温油阀油管、管线保温等设备全部取消，减去了导热油泵运行能耗，直接加热免去了油水换热温差带来的热损失，相比传统热交换效率提升10％。而且除集热器外的蒸汽产生设备投资只占传统槽式设备投资的10％，无需专门场地，安装简单，温度提升迅速，不易发生故障，可广泛应用于供暖、热水、蒸汽等系统。

在本发明的描述中，需要理解的是，诸如术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。