一种槽式太阳能聚光跟踪支架

技术领域

本发明涉及槽式太阳能聚光集热技术领域，特别涉及一种槽式太阳能聚光跟踪支架。

背景技术

太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，利用大量的槽式抛物面聚光镜将太阳光接收并反射到焦线位置，通过在焦线位置安装管状集热器，从而将太阳辐射能汇聚传递给集热管内的导热介质，这样，集热管内的导热介质吸收的热量就可以被用于各种生产生活领域。此种槽式太阳能聚光集热技术形式技术成熟、商业化基础良好、应用范围广泛。由于太阳的方位相对地球上某一地点一直在变化中，为了充分接收利用太阳光，槽式太阳能的槽式聚光镜需要跟随太阳的位置而转动，以最大化的接收并反射、汇聚太阳光的热辐射能给集热管内的导热介质，现有技术中通常集热管和槽式聚光镜通过支撑架支撑固定，支撑架固定安装在转动轴上，驱动装置驱动转动轴转动的同时带动支撑架进而带动其上固定安装的槽式聚光镜和集热管一体同步转动。现有技术中的方案虽然实现了槽式聚光镜跟随太阳方位的改变而转动和使集热管同步运动处于槽式聚光镜所反射的太阳光线的焦线位置，但充有导热介质的太阳能集热管却处于频繁移动的工作状态，这样产生的问题是，集热管的频繁移动导致其承受高压的能力大大降低，因此对导热介质的选择也受到限制，比如不能选择水作为导热介质，因为水吸热到100度以上后会生成蒸汽，蒸汽会使集热管内的压力增大。但是采用水作为导热介质具有成本低、无需二次换热、减少换热损失、减少换热设备等优点。因此现有技术中的技术方案需要进一步改进和优化。此外，如果遭遇大风天气，现有技术中的槽式太阳能聚光镜容易兜住风载，使得太阳能装置承受较大风载容易受到损坏。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种槽式太阳能聚光跟踪支架，能够方便的跟踪太阳照射，同时具有良好的防风性能。

本发明提供的一种槽式太阳能聚光跟踪支架，采用如下技术方案：一种槽式太阳能聚光跟踪支架，包括集热管支撑架、可调镜片支架和弧形轨道，所述集热管支撑架用于安装太阳能集热管，所述可调镜片支架用于支撑固定槽式聚光镜，所述槽式聚光镜用于接收并反射太阳光至太阳能集热管上，所述可调镜片支架上设置有行走轮组，所述行走轮组由电机驱动带动所述可调镜片支架沿所述弧形轨道运动，使得槽式聚光镜绕太阳能集热管旋转。

优选地，所述行走轮组包括两个行走齿轮，所述弧形轨道包括弧形齿条，所述行走齿轮与弧形齿条啮合。

优选地，所述集热管支撑架上安装有平行设置的夏季集热管和冬季集热管，所述冬季集热管位于夏季集热管下方，所述弧形轨道由第一升降装置驱动使得槽式聚光镜上下移动。

优选地，所述集热管支撑架上设置有调节链条，所述调节链条带动所述冬季集热管上下移动。

优选地，所述第一升降装置安装在集热管支撑架上，所述集热管支撑架安装在沿集热管长度方向设置的桁架上，所述桁架的一端与固定设置的轴承可转动连接，所述桁架的另一端与第二升降装置可转动连接，所述第二升降装置驱动所述桁架的另一端上下升降。

优选地，所述可调镜片支架包括左侧镜片支架、右侧镜片支架和连接块，所述左侧镜片支架和右侧镜片支架可转动连接于连接块上，所述左侧镜片支架和右侧镜片支架由中心驱动机构驱动相互靠拢或者远离，所述行走轮组安装在连接块上。

优选地，所述中心驱动机构包括两个相互啮合的传动齿轮，左侧镜片支架和右侧镜片支架分别连接在一个传动齿轮上，通过电机驱动传动齿轮可带动所述左侧镜片支架和右侧镜片支架相互靠拢或者远离。

优选地，所述左侧镜片支架与左侧延伸支架可转动连接，所述右侧镜片支架与右侧延伸支架可转动连接，所述左侧延伸支架、右侧延伸支架在电机驱动下向外伸展或者向内收拢。

优选地，所述左侧镜片支架和右侧镜片支架分别设有镜架轴承，所述左侧延伸支架和右侧延伸支架分别设有连接环，所述连接环与传动轴键槽卡紧配合，通过电机驱动传动轴带动所述左侧延伸支架和右侧延伸支架分别向外伸展或者向内收拢。

优选地，所述左侧延伸支架的外侧末端设有电动防风钩，所述右侧延伸支架的外侧末端设有电动防风环。

与现有技术相比，本发明提供的一种槽式太阳能聚光跟踪支架，所述可调镜片支架上设置有行走轮组，所述行走轮组由电机驱动能够带动可调镜片支架沿弧形轨道运动，使得可调镜片支架上安装的槽式聚光镜能够根据太阳的方位变化而进行旋转，从而将太阳光从最合适的方向反射到太阳能集热管上。通过这样的方式，只需要可调镜片支架运动，从而避免了太阳能集热管的频繁运动，不仅减少了集热管的养护和维修工作，提高了集热管耐高压能力，同时避免了可能出现的安全隐患。因此，本发明的一种槽式太阳能聚光跟踪支架能够方便的跟踪太阳照射，具有良好的实用性和市场价值。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种槽式太阳能聚光跟踪支架结构示意图；

图2是本发明的弧形轨道、连接块和行走齿轮的连接结构示意图；

图3是本发明的可调镜片支架收拢工作状态结构示意图；

图4是本发明的可调镜片支架向外展开防风状态结构示意图；

图5是本发明的左侧镜片支架、右侧镜片支架、左侧延伸支架、右侧延伸支架分解结构示意图；

图6是本发明的一种聚光跟踪支架整体结构示意图。

元件标号说明

1 连接块

2 弧形轨道

3 可调镜片支架

4 集热管支撑架

5 夏季集热管

6 冬季集热管

7 调节链条

8 第一升降装置

9 槽式聚光镜

10 桁架轴承

11 中心驱动机构

12 连接环

13 行走齿轮

14 第二升降装置

15 电动防风钩

16 电动防风环

17 左侧镜片支架

18 右侧镜片支架

19 左侧延伸支架

20 右侧延伸支架

21 镜架轴承

22 弧形齿条

23 桁架

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

槽式太阳能通过利用槽式抛物面聚光镜将太阳光接收并反射到封装有导热介质的太阳能集热管上，从而将太阳辐射能转换为热能传递给集热管内的导热介质，导热介质吸收的热量可被用于生产生活使用。由于太阳的方位相对地球上某一位置一直在变化中，为了充分接收利用太阳光，槽式太阳能的槽式抛物面聚光镜需要跟随太阳的位置而转动，以最大化的接收并反射、汇聚太阳光的热辐射能给集热管内的导热介质，因此本发明提供一种能够方便跟踪并反射、聚焦太阳光的槽式太阳能聚光跟踪支架。

如图1所示，本发明提供的一种槽式太阳能聚光跟踪支架，包括集热管支撑架4、可调镜片支架3和弧形轨道2，所述集热管支撑架4用于安装太阳能集热管，所述可调镜片支架3用于支撑固定槽式聚光镜9，所述槽式聚光镜9用于接收并反射太阳光至太阳能集热管上，所述可调镜片支架3上设置有行走轮组，所述行走轮组由电机驱动带动所述可调镜片支架3沿所述弧形轨道2运动，使得槽式聚光镜9绕太阳能集热管旋转。在本发明提供的一种槽式太阳能聚光跟踪支架中，太阳能集热管始终处于固定不动的状态，通过行走轮组带动槽式聚光镜9沿弧形轨道2运动，使得槽式聚光镜9绕太阳能集热管旋转，这样槽式聚光镜9根据太阳的方位变化而绕集热管转动，使太阳光从最合适的角度入射槽式抛物面聚光镜面并反射聚焦到太阳能集热管上。因此，本发明提供的槽式太阳能聚光跟踪支架不仅实现了对太阳光的最大化接收、聚焦和跟踪，而且避免了太阳能集热管的频繁转动，不仅减少了集热管的养护和维修工作，提高了集热管耐高压能力，同时避免了可能出现的安全隐患。

由于在一天当中，太阳的方位变化是连续且缓慢的过程，那么行走轮组带动槽式聚光镜9运动的速度应当和太阳的方位变化相适应，也是一个比较缓慢的过程。因此，作为一种优选的实施方式，如图2所示，本发明提供的一种槽式太阳能聚光跟踪支架，所述行走轮组包括两个行走齿轮13，所述弧形轨道2包括弧形齿条22，所述行走齿轮13与弧形齿条22啮合。为了更好的控制行走齿轮13的运动速度，所述行走齿轮13的运动可以通过电机驱动齿轮减速机构实现，在齿轮减速机构中，小齿轮带动大齿轮转动，最后减速传动给外圈的齿轮实现缓慢转动，通过齿轮组逐级减速传动的方式达到满足要求的运动速度。所述行走齿轮13可以是一个，也可以根据需要设置为多个。为了更好的支撑可调镜片支架3和实现简化控制的目的，本技术方案中行走齿轮13设置为两个。

由于太阳热辐射量具有不稳定性，受到昼夜交替、季节变换、天气状况等很多因素影响，因此槽式太阳能系统效率相应受到这些因素的影响。为了使太阳能系统更好的适应这些波动因素产生的影响，作为一种优选的实施方式，如图1所示，在本发明提供的槽式太阳能聚光跟踪支架中，所述集热管支撑架4上安装有平行设置的夏季集热管5和冬季集热管6，所述冬季集热管6位于夏季集热管5下方，所述弧形轨道2由第一升降装置8驱动而使得槽式聚光镜9上下移动，从而使得槽式聚光镜9能够将接收的太阳光线反射聚焦至其中任意一根太阳能集热管上。通过第一升降装置8上下升降弧形轨道2时，所述弧形轨道2的两端嵌入集热管支撑架4的导向卡槽内，使得弧形轨道2上下移动时不会偏离设计工作位置。所述夏季集热管5内的导热介质可以是水，所述冬季集热管6内的导热介质可以是导热油。在春夏季节，太阳光的辐射强度较强，能够将夏季集热管5中的导热介质水加热成高温高压蒸汽，从而直接满足生产生活需要。在秋冬季节，由于太阳光的辐射强度降低，可以对冬季集热管6内的导热油进行加热，以储备热量供冬季使用。当然除了根据季节光照的特点切换集热管工作，还可以根据生产生活的需求及时调整切换夏季集热管5工作或者冬季集热管6工作。在春夏季节，夏季集热管5处于槽式聚光镜9所反射太阳光线的焦线(槽式聚光镜所反射太阳光线的焦点连线)位置，且通过行走轮组带动槽式聚光镜9沿弧形轨道2运动，从而跟随太阳的方位变化而移动，最大程度的接收并反射太阳光到夏季集热管5上；在秋冬季节，所述第一升降装置8降低弧形轨道2的位置，相应地槽式聚光镜9的位置降低并将太阳光线反射聚焦到冬季集热管6上，从而加热冬季集热管6内的导热介质。由于弧形轨道2和槽式聚光镜9的位置整体下移，因此依然能保证行走轮组带动槽式聚光镜9沿弧形轨道2运动而最大程度的聚焦太阳光。当季节再次更替到春夏季节时，通过第一升降装置8顶升弧形轨道2的位置，从而使得槽式聚光镜9的位置升高并将太阳光线反射聚焦到夏季集热管5上。第一升降装置8用于对弧形轨道2及其上支撑的槽式聚光镜9的位置实现升降，可以有多种实现方式，作为一种优选的实施方式，所述第一升降装置8可以是千斤顶。

在本技术方案中，根据不同季节太阳辐射特点采用双集热管方式，同时太阳能集热管组的位置始终保持不变，通过第一升降装置8升降弧形轨道2及其上支撑的槽式聚光镜9的位置，使得太阳光线反射聚焦至其中任意一根太阳能集热管上，因此集热管承受压力的能力提高，提高了太阳能系统的安全稳定性；而且，采用双集热管工作的方式，针对不同季节的太阳光照辐射情况采用合适的导热介质进行能量吸收与转换，不仅充分合理利用太阳能系统，而且使太阳能系统满足不同的能量需求，扩展了本发明的适应性和灵活性；再者，双集热管的导热介质一次封装完成后不需要中途更换，避免了单一集热管更换导热介质和清洗管道的成本和麻烦。

所述弧形轨道2与集热管支撑架4活动连接且可以沿集热管支撑架4上的导向卡槽上下移动，使得第一升降装置8上下升降弧形轨道2时不会偏离设计的工作位置。当行走轮组带动槽式聚光镜9沿弧形轨道2运动聚焦太阳光线至夏季集热管5时，所述弧形轨道2的两端支撑固定在集热管支撑架4上并保持稳固的状态，所述第一升降装置8可以配合支撑和固定弧形轨道2；当第一升降装置8需要降低弧形轨道2的位置，使得与其配合的行走轮组带动槽式聚光镜9位置下降，从而将太阳光线聚焦至冬季集热管6时，所述弧形轨道2的两端嵌入集热管支撑架4的导向卡槽内，所述第一升降装置8支撑所述弧形轨道2沿导向卡槽慢慢下降，相应的弧形轨道2上支撑的槽式聚光镜9慢慢下降，到达预定位置后停止运动，弧形轨道2的两端支撑固定在集热管支撑架4上并保持稳固的状态，所述第一升降装置8可以配合支撑和固定弧形轨道2使其保持稳固的状态。

为了更好的调节槽式聚光镜9和太阳能集热管的相对位置，使太阳能集热管充分接收太阳光的照射，作为一种优选的实施方式，所述集热管支撑架4上设置有调节链条7，所述调节链条7能够调节冬季集热管6的高度位置，所述调节链条7带动所述冬季集热管6上下移动从而使得冬季集热管6处于槽式聚光镜9所反射太阳光线的焦线位置。通常情况下，在春夏季节时，当需要槽式聚光镜9反射聚焦太阳光线至夏季集热管5时，为了防止冬季集热管6对夏季集热管5造成遮挡，可以通过调节链条7将冬季集热管6降低到远离槽式聚光镜9的焦线位置，避免对夏季集热管5的干扰和遮挡；在秋冬季节，当需要反射聚焦太阳光线至冬季集热管6时，通过调节链条7将冬季集热管6升高到一定位置。由于夏季集热管5的位置是固定不动的，当调节链条7升高冬季集热管6到一定位置时，需要通过第一升降装置8升降弧形轨道2的位置调整槽式聚光镜9相对冬季集热管6的位置，使冬季集热管6处于槽式聚光镜9所反射太阳光线的焦线位置。通过采用调节链条7升降冬季集热管6，使槽式聚光镜9和太阳能集热管的相对位置的调节方式更加方便灵活；由于冬季集热管6的位置升降仅在季节变换时才需要调整，已大大降低现有技术中集热管的运动频率，集热管的耐压性能保持良好，太阳能系统的安全稳定性能良好。

对地面上某一具体位置而言，在昼夜变化中太阳的方位在不断变化，而且在季节交替的过程中，太阳的高度角也会发生变化，为了使槽式聚光镜9在季节更替的情况下保持最佳的太阳入射角度，作为一种优选的实施方式，如图6所示，所述第一升降装置8安装在集热管支撑架4上，所述集热管支撑架4安装在沿集热管长度方向设置的桁架23上，所述桁架23的一端与固定设置的桁架轴承10可转动连接，所述桁架23的另一端与第二升降装置14可转动连接，所述第二升降装置14驱动所述桁架23的另一端上下升降。这样，所述集热管支撑架4及其上的槽式聚光镜9、太阳能集热管均支撑在所述桁架23上，且可以根据实际支撑需要设置多组太阳能聚光跟踪支架。通过将桁架23的一端与桁架轴承10固定，桁架23的另一端通过第二升降装置14抬升或降低，从而带动所述另一端桁架及其上支撑的集热管支撑架4、槽式聚光镜9、太阳能集热管整体抬升或下降，从而调整槽式太阳能聚光跟踪支架倾斜角度，便于在不同季节都和阳光处于最佳角度，提高了槽式聚光镜9的太阳能接收反射效率。第二升降装置14对桁架23实现升降可以有多种实现方式，作为一种优选的实施方式，所述第二升降装置14可以是千斤顶。所述桁架一端与桁架轴承10外壳焊接，所述桁架另一端由千斤顶支撑，通过调节千斤顶的高度，实现槽式太阳能聚光跟踪支架，在不同季节倾斜角度的调整。

太阳能设备一般都安装在户外，时常有较大的风，而抛物面形状的槽式聚光镜9容易兜住风而承受较大风载，导致太阳能设备受到损坏。为了减少风载的影响，请参考图3至图5，作为一种优选的实施方式，本发明提供的一种槽式太阳能聚光跟踪支架，所述可调镜片支架3包括左侧镜片支架17、右侧镜片支架18和连接块1，所述左侧镜片支架17和右侧镜片支架18可转动连接于连接块上1，所述左侧镜片支架17和右侧镜片支架18由中心驱动机构11驱动相互靠拢或者远离，所述行走轮组安装在连接块1上。通常情况下，所述左侧镜片支架17和右侧镜片支架18通过定位销钉与连接块1固定连接，所述行走轮组安装在连接块1上，电机驱动行走轮组带动可调镜片支架3上安装的槽式聚光镜9沿弧形轨道2运动；当遇到大风天气时，定位销钉拔出，左侧镜片支架17和右侧镜片支架18在中心驱动机构11的驱动下向外伸展打开，从而带动其上安装的槽式聚光镜9向外伸展处于相对展平的状态，减少风载；当需要收拢复位时，中心驱动机构11驱动左侧镜片支架17和右侧镜片支架18向内收拢，达到预定位置时，定位销钉弹出插入销孔，左侧镜片支架17和右侧镜片支架18收拢复位且与连接块1固定连接。为了防止弧形轨道2对可调镜片支架3的伸展打开造成阻挡，弧形轨道2可以设置在集热管两端外侧位置或者低于槽式聚光镜9展开状态时的位置。

由于可调镜片支架3上安装固定的是槽式聚光镜9，为了防止槽式聚光镜9在运动过程中发生损坏，左侧镜片支架17和右侧镜片支架18向外展开的动作应当是缓慢进行的，因此中心驱动机构11驱动的速度应当是比较缓慢的。作为一种优选的实施方式，所述中心驱动机构11包括两个相互啮合的传动齿轮，左侧镜片支架17和右侧镜片支架18分别连接在一个传动齿轮上，通过电机驱动传动齿轮从而带动所述左侧镜片支架17和右侧镜片支架18相互靠拢或者远离。为了达到合适的速度，两个相互啮合的齿轮可以通过电机驱动减速齿轮组逐级减速传动的方式实现合适的运动速度，从而带动左侧镜片支架17和右侧镜片支架18缓慢向外展开或者向内收拢。

为了更好地减少风载，请参考图3至图5，所述左侧镜片支架17与左侧延伸支架19可转动连接，所述右侧镜片支架18与右侧延伸支架20可转动连接，所述左侧延伸支架19、右侧延伸支架20在电机带动下向外伸展或者向内收拢。由于左侧延伸支架19和右侧延伸支架20可以自如的向外转动伸展打开和向内转动收拢复位，从而在遭遇大风天气时，可调镜片支架3可以更大程度的向外伸展平整，从而达到更好的减小兜风情况及风力载荷的效果。作为一种具体的实现方式，所述左侧镜片支架17设有镜架轴承21，所述左侧延伸支架19设有连接环12，所述连接环12与传动轴键槽卡紧配合，所述镜架轴承21承托传动轴及与其卡紧连接的左侧延伸支架19，这样，通过电机驱动传动轴带动所述左侧延伸支架19相对左侧镜片支架17向外伸展或者向内收拢；同样的情况，所述右侧镜片支架18设有镜架轴承21，所述右侧延伸支架20设有连接环12，所述连接环12与传动轴键槽卡紧配合，所述镜架轴承21承托传动轴及与其卡紧连接的右侧延伸支架20，这样，通过电机驱动传动轴带动所述右侧延伸支架20相对右侧镜片支架18向外伸展或者向内收拢。通常情况下，左侧延伸支架19可以通过销钉销孔配合与左侧镜片支架17固定连接，右侧延伸支架20通过销钉销孔配合与右侧镜片支架18固定连接。当需要向外打开左侧延伸支架19时，销钉拔出，电机驱动与左侧延伸支架19固定连接的传动轴转动，从而带动左侧延伸支架19相对左侧镜片支架17向外伸展打开，左侧延伸支架19展开到预定位置后，通过销钉销孔配合将左侧延伸支架19和左侧镜片支架17卡紧定位。同样的情况，当需要向外打开右侧延伸支架20时，销钉拔出，电机驱动与右侧延伸支架20固定连接的传动轴转动，从而带动右侧延伸支架20相对右侧镜片支架18向外伸展打开，右侧延伸支架20展开到预定位置后，通过销钉销孔配合将右侧延伸支架20和右侧镜片支架18卡紧定位。当左侧延伸支架19和右侧延伸支架20需要向内收拢复位时，电机驱动传动轴转动从而带动左侧延伸支架19和右侧延伸支架20向内收拢复位，到达预定位置后，通过销钉销孔卡紧限位。

通常，左侧镜片支架17、右侧镜片支架18、左侧延伸支架19和右侧延伸支架20处于向内收拢状态，整个可调镜片支架3支撑槽式聚光镜9呈抛物面形状对太阳光进行聚光、反射；当遇到大风天气时，通过上述中心驱动机构11驱动左侧镜片支架17和右侧镜片支架18向外展开，同时配合左侧延伸支架19相对左侧镜片支架17向外展开以及右侧延伸支架20相对右侧镜片支架18向外展开，整个可调镜片支架3呈近似“一”字形展开，这样将显著减轻兜风情况，大大减小槽式聚光镜9的风力载荷，减少太阳能装置的损坏和安全事故的产生。

为了使得可调镜片支架3处于伸展状态时更稳固的支撑和固定太阳能设备，所述左侧延伸支架19的外侧末端设有电动防风钩15，所述右侧延伸支架20的外侧末端设有电动防风环16。这样，当遇到大风天气可调镜片支架3向外伸展打开处于“一”字形展平状态时，所述电动防风钩15和电动防风环16由电动驱动而将太阳能支撑架一个一个联接起来，达到更好的对抗强风的效果。当大风天气结束，所述可调镜片支架3需要收拢复位时，所述电动防风钩15和电动防风环16在自动控制指令下由电动驱动而自动断开联接。

基于上述实施例的技术方案，本发明的一种槽式太阳能可调聚光跟踪防风支架能够方便调节槽式聚光镜的方向以更好聚光，提高太阳能利用效率，避免了处于高温高压工作条件下的太阳能集热管的频繁运动而出现安全隐患，同时还能够减缓风载的影响，大幅度提高了安全性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。