專利名稱：一種自動(dòng)跟蹤線聚焦太陽能集熱管接收吊架裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)跟蹤線聚焦太陽能集熱管接收吊架裝置，屬線聚焦中高溫太 陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在線聚焦中高溫太陽能應(yīng)用中，常常使用真空集熱管來收集太陽反射光，如拋物 槽式聚光、菲涅耳線反射聚光等。在菲涅耳線聚光應(yīng)用中，由多條反射鏡將太陽光聚焦到一 位于高處的與反射鏡在長度方向平行的線接收器上。方位主要為南北向和東西向放置。接 收器通常由集熱管和二次反射器構(gòu)成，在大型的應(yīng)用中，接收器為不跟蹤接收設(shè)計(jì)。在理想 情況下，太陽光可全部反射到真空集熱管上，效能是最高的；但由于太陽的運(yùn)動(dòng)，雖然反射 鏡跟蹤太陽保持線聚焦，但固定式接收裝置上的聚焦光斑將會發(fā)生縱向位移，跑出接收器 兩端，從而使集熱效率降低。此外，在同樣太陽入射角情況下，真空集熱管若掛得越高偏移 越大。目前世界范圍內(nèi)在為數(shù)不多的中高溫太陽能應(yīng)用試驗(yàn)系統(tǒng)中通常采用的辦法是將真 空集熱管向兩端延長，使反射光始終能投射到真空集熱管的某一段上，維持整體的集熱能 力。但這種方法將會造成真空集熱管的浪費(fèi)和大量的太陽光熱能的損失，由于太陽能高溫 高壓集熱管的價(jià)格較高，真空集熱管的需用量越大造成的浪費(fèi)也越大，所損失的太陽光熱 能也越大。在小規(guī)模應(yīng)用中，對接收器的二次跟蹤是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，而提供一種自動(dòng)跟蹤線聚焦太陽能集熱 管接收吊架裝置。本發(fā)明將真空集熱管掛裝于具有平移滑輪和二次線聚焦雙圓弧反射鏡槽的集熱 管吊架上，吊架吊裝于一根平移軌道上，吊架兩端配置太陽反射光檢測傳感器，并由直流減 速電機(jī)和鏍桿進(jìn)行平移跟蹤驅(qū)動(dòng)，實(shí)時(shí)檢測線聚焦反射太陽光的亮暗變化，并控制真空集 熱管吊架實(shí)時(shí)跟蹤移動(dòng)到太陽反射光的最強(qiáng)范圍，最大限度發(fā)揮真空集熱管的集熱效能。本發(fā)明的自動(dòng)跟蹤線聚焦太陽能集熱管接收吊架裝置，由平移導(dǎo)軌(1)，通過滑輪 (2)倒吊在由小型工字型鋼軌制成的平移導(dǎo)軌(1)上的真空集熱管吊架，設(shè)置在真空集熱 管箍環(huán)(10)下方的太陽反射光檢測傳感器(11)，及安裝在水平滑動(dòng)軌道(1) 一側(cè)、由直流 減速電機(jī)(20)和驅(qū)動(dòng)鏍桿(18)構(gòu)成的平移跟蹤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。具體為在平鋪式反射鏡陣列正上方中央放置一根由小型工字型鋼軌制成的軌道 (1)，在軌道上，吊裝上由真空集熱管(9)、集熱管箍環(huán)(10)、翼形合金雙圓弧反射鏡槽(8)、 月牙形龍骨架(7)、龍骨架互連管(6，4)、龍骨架滑輪(2)組成的集熱管吊架。其中，真空 集熱管(9)利用集熱管箍環(huán)(10)通過集熱管箍環(huán)吊裝螺栓(14)固定連接在月牙形龍骨 架(7)上，多個(gè)月牙形龍骨架(7)通過龍骨架互連管(6、4)相連接，在多個(gè)月牙形龍骨架形成的兩個(gè)月牙形弧面上放置翼形合金雙圓弧反射鏡槽(8)；吊架兩端的集熱管箍環(huán) (10)下，吊裝兩個(gè)太陽反射光檢測傳感器(11)，該傳感器由采用淺色漫透散射光材質(zhì)的圓筒封閉外殼和內(nèi)置紅外光敏二極管構(gòu)成(12)。在水平滑動(dòng)軌道(1) 一側(cè)安裝直流減速電機(jī)(20)，連接驅(qū)動(dòng)螺桿(18)與該側(cè)的月牙形龍骨架(7)通過鏍桿驅(qū)動(dòng)鏍帽(5)及緊固螺栓 (3)進(jìn)行固定。該裝置的工作過程為鋪設(shè)于接收器下方的反射鏡陣列反射的太陽光投射到集熱 管下沿面上，分布在集熱管兩側(cè)未投射到集熱管的反射光部分通過翼形合金雙圓弧反射鏡 槽(8)進(jìn)行二次聚焦反射，并投射到集熱管上沿面上。根據(jù)安裝地緯度校準(zhǔn)的吊架，反射鏡 陣列反射的線聚焦太陽光完全投射在集熱管上，安裝于集熱管兩側(cè)的太陽反射光檢測傳感 器(11)均呈現(xiàn)飽和狀態(tài)；當(dāng)季節(jié)變化時(shí)，反射光投射到集熱管的位置會發(fā)生改變，集熱管 一側(cè)照射不到反射光，而另外一側(cè)，則出現(xiàn)反射光投射到集熱管外的情況，此時(shí)，安裝于照 射不到反射光一側(cè)的太陽反射光檢測傳感器(11)呈現(xiàn)截至狀態(tài)，而另一側(cè)的太陽反射光 檢測傳感器則繼續(xù)呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，根據(jù)截至與飽和這兩種狀態(tài)，控制電路發(fā)出控制信號，控 制直流減速電機(jī)(20)轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)螺桿(18)帶動(dòng)集熱管吊架水平移動(dòng)，當(dāng)集熱管吊架移動(dòng) 回整個(gè)集熱管均能夠照射到發(fā)射太陽光時(shí)，原來呈截至狀態(tài)的反射光檢測傳感器回復(fù)到飽 和狀態(tài)，集熱管兩側(cè)的反射光檢測傳感器均處于飽和狀態(tài)，控制電路控制直流減速電機(jī)停 止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，反射鏡陣列反射的線聚焦太陽光又回復(fù)完全投射到集熱管上的狀態(tài)。如此， 無論哪個(gè)方向上的反射太陽光發(fā)生位置變化偏移，通過太陽反射光檢測傳感器的檢測與控 制電路的跟蹤控制，使真空集熱管吊架始終能夠處于反射光投射的最佳位置。圖(2)中的 19為驅(qū)動(dòng)鏍桿(18)的萬向節(jié)構(gòu)件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果1、采用合金雙圓弧反射鏡槽使分布在集熱管兩側(cè)未投射到集熱管上的反射光部 分實(shí)現(xiàn)了二次聚焦反射并投射到集熱管上沿面上，能夠有效提升地面反射鏡陣列反射太陽 光的利用率，提高了集熱管的集熱效率；同時(shí)，也能夠?qū)療峁芴峁┍Ｗo(hù)，延長集熱管的使 用壽命。2、采用太陽反射光檢測傳感器對反射光投射位置進(jìn)行檢測和跟蹤控制，能夠使真 空集熱管吊架始終能夠處于反射光投射的最佳位置，消除了由于太陽運(yùn)動(dòng)帶來的反射光偏 移，不僅提高了集熱管的集熱效率，而且還能夠減少集熱管的冗余長度，有效降低應(yīng)用系統(tǒng) 的制造成本。3、采用月牙形龍骨架、月龍骨架互連管、合金雙圓弧反射鏡槽與龍骨架滑輪為主 體構(gòu)成太陽能集熱管吊架整體重量輕、滑動(dòng)靈活，僅需極少電能功率消耗就能夠完成對反 射太陽光最佳位置的跟蹤與定位控制。


圖1是本發(fā)明的真空集熱管吊架組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明裝置的裝配示意圖。圖3是本發(fā)明的跟蹤控制原理停止跟蹤時(shí)的狀態(tài)示意圖。圖4是本發(fā)明的跟蹤控制原理右移跟蹤時(shí)的狀態(tài)示意圖。圖5是本發(fā)明的跟蹤控制原理左移跟蹤時(shí)的狀態(tài)示意圖。附圖中相同的參考符號代表了相同或相似的組成部分。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的零件均為市場購買。參見圖1，本發(fā)明提出的一種自動(dòng)跟蹤線聚焦太陽能集熱管接收吊架裝置，主要由 真空集熱管9、真空集熱管箍環(huán)10、集熱管箍環(huán)吊裝鏍栓14組成的真空集熱管吊架，吊裝于 由塑料月牙形龍骨架7、PVC龍骨架互連管6和4、翼形合金雙圓弧反射鏡槽8、龍骨架滑輪 2組裝成真空集熱管的龍骨架上。再將帶鏍紋的鏍桿驅(qū)動(dòng)鏍帽5用固定鏍栓3、固定于真 空集熱管龍骨架上的右側(cè)龍骨架上的互連PVC塑料管座中，并旋入真空集熱管架驅(qū)動(dòng)鏍桿 18、再裝上真空集熱管架驅(qū)動(dòng)鏍桿萬向節(jié)19和真空集熱管架直流減速驅(qū)動(dòng)電機(jī)20 ；最后將 所有組裝龍骨架的滑輪穿入由工字鋼軌制成的平移軌道1中，并校正其水平和位置，保證 其位于地面反射鏡陣列中央并平行于反射鏡面；再在真空集熱管座架兩側(cè)的真空集熱管箍 環(huán)10下方裝上太陽反射光檢測傳感器11，形成完整的自動(dòng)跟蹤線聚焦反射光太陽能集熱 管吊架裝置。
圖2中序號17為真空集熱管熱脹冷縮接頭、16為真空集熱管管芯、15為真空集熱 管外層玻璃管。參見圖3，裝置工作時(shí)真空集熱管吊架兩端的太陽反射光檢測傳感器IlA和B不 斷地對兩端的太陽反射光進(jìn)行檢測，當(dāng)A和B均處于飽和狀態(tài)時(shí)，說明整個(gè)真空集熱管吊架 完全處于太陽反射光照射中，不需要對吊架進(jìn)行調(diào)整控制。當(dāng)A和B均處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，說 明整個(gè)真空集熱管吊架沒有被太陽反射光照射，處于陰天或太陽被云層遮擋，也不需要對 吊架進(jìn)行調(diào)整控制。參見如圖4，當(dāng)A處于截止?fàn)顟B(tài)而B處于飽和狀態(tài)時(shí)，說明真空集熱管吊架出現(xiàn)向 左偏移，此時(shí)控制電路將控制直流減速電機(jī)20驅(qū)動(dòng)鏍桿18轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)真空集熱管吊架 向右移動(dòng)，直至A和B均處于飽和狀態(tài)，此時(shí)，真空集熱管吊架完全處于太陽反射光照射區(qū) 域中。參見如圖5，當(dāng)A處于飽和狀態(tài)而B處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，說明真空集熱管吊架出現(xiàn)向 右偏移，此時(shí)控制電路將控制直流減速電機(jī)20驅(qū)動(dòng)鏍桿18轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)真空集熱管吊架 向左移動(dòng)，直至A和B均處于飽和狀態(tài)，此時(shí)，真空集熱管吊架完全處于太陽反射光照射區(qū) 域中。
權(quán)利要求
一種自動(dòng)跟蹤線聚焦太陽能集熱管接收吊架裝置，其特征在于它由平移導(dǎo)軌(1)，通過滑輪(2)倒吊在平移導(dǎo)軌(1)上的真空集熱管吊架，設(shè)置在真空集熱管箍環(huán)(10)下方的太陽反射光檢測傳感器(11)，及安裝在水平滑動(dòng)軌道(1)一側(cè)、由直流減速電機(jī)(20)和驅(qū)動(dòng)鏍桿(18)構(gòu)成的平移跟蹤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。
2.權(quán)利要求1所述的自動(dòng)跟蹤線聚焦太陽能集熱管接收吊架裝置，其特征在于所述 真空集熱管吊架由用集熱管箍環(huán)吊裝螺栓(14)倒吊在月牙形龍骨架(7)上的集熱管箍環(huán) (10)，置于集熱管箍環(huán)(10)中的多段串接真空集熱管(9)，月牙形龍骨架(7)，設(shè)置在月牙 形龍骨架(7)上的翼形合金雙圓弧反射鏡槽(8)、龍骨架互連管(6)和(4)、鏍帽(5)、固定 鏍栓(3)、及龍骨架滑輪(2)構(gòu)成。
3.權(quán)利要求1所述的自動(dòng)跟蹤線聚焦太陽能集熱管接收吊架裝置，其特征在于能夠檢 測一次線聚焦反射太陽光的位置偏移情況，并通過水平滑動(dòng)跟蹤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)縱向移動(dòng)整個(gè)集 熱管吊架，使一次線聚焦反射太陽光始終投射到真空集熱管(9)上的兩個(gè)太陽反射光檢測 傳感器(11)為淺色漫透散射光材質(zhì)的圓筒封閉外殼，內(nèi)置紅外光敏二極管(12)。
全文摘要
一種自動(dòng)跟蹤線聚焦太陽能集熱管接收吊架裝置，屬線聚焦中高溫太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。其由平移導(dǎo)軌(1)，通過滑輪(2)倒吊在平移導(dǎo)軌(1)上的真空集熱管吊架，設(shè)置在真空集熱管箍環(huán)(10)下方的太陽反射光檢測傳感器(11)，及由直流減速電機(jī)(20)和驅(qū)動(dòng)鏍桿(18)構(gòu)成的平移跟蹤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。太陽反射光檢測傳感器檢測(11)檢測太陽反射光的反射位置，通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使真空集熱管水平移動(dòng)，始終處于反射陽光最強(qiáng)的位置。翼形合金雙圓弧反射鏡槽(8)將投射在集熱管兩側(cè)的一次反射光進(jìn)行二次聚光并反射到集熱管上，最大限度地利用一次反射陽光。該裝置構(gòu)造簡單，造價(jià)低，耗電省，真空集熱管的集熱效率高，適用于中高溫太陽能集熱系統(tǒng)中。
文檔編號F24J2/38GK101881520SQ20101020809
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者劉家明, 周永錄, 夏朝鳳, 李 杰, 浦紹選, 陳國棟 申請人:云南師范大學(xué);陳國棟;昆明高德新能源開發(fā)有限公司;昆明晟昱達(dá)模具有限公司