定日鏡接頭的製作方法

2023-09-16 14:31:10 3

專利名稱：定日鏡接頭的製作方法
技術領域：
本公開涉及一種定日鏡，更具體地涉及用於定日鏡的接頭。
背景技術：
當前的定日鏡在方位角和仰角上的運動都會有相對受限的範圍。這種相對受限的 運動範圍在不同的地域位置以及在不同的緯度需要改變構造以最佳地操作。這可導致在不 同的地域或甚至同一地域的不同部分中採用不同定日鏡構造以將太陽能聚焦在接收器上。這種相對受限的運動範圍還可需要一些定日鏡在白天期間的特定時間將其本身 重定位180度以繼續跟蹤太陽。該動作通常需要大約15分鐘，在此期間不能捕獲太陽能。

發明內容
根據本公開示例方面的定日鏡包括在仰角和方向兩者的運動範圍都超過90度的 接頭。根據本公開示例方面的定日鏡包括限定縱軸線的底座，所述底座限定第一半徑。 第一連結(link)繞第一軸線可運動地安裝於所述底座。第二連結繞第二軸線可運動地安 裝於所述第一連結，所述第二軸線從所述縱向中心線移位至少所述第一半徑。根據本公開示例方面的定日鏡包括具有第一構件和第二構件的接頭，其中所述第 一構件的旋轉軸線與所述第二構件的旋轉軸線異面，其中所述第一構件的軸線從所述第二 構件的軸線偏移第一距離，以及其中所述第二構件繞所述第二軸線的徑向長度是所述第一 距離的至少大約1/2。


對於本領域技術人員，各種特徵可從所公開的非限制性實施例的詳細說明中變得 明顯。伴隨詳細說明的附圖可簡要說明如下
圖1是用於本發明的太陽能塔系統的總體示意視圖； 圖2是定日鏡的透視圖3A是具有定日鏡陣列的定日鏡在第一位置上的側視圖； 圖3B是具有定日鏡陣列的定日鏡在第二位置上的頂視圖； 圖4是用於定日鏡的接頭的第一連結的透視圖； 圖5是用於定日鏡的接頭的第二連結的透視圖； 圖6是用於定日鏡的接頭的第一連結的另一個實施例的透視圖； 圖7A是具有定日鏡陣列的定日鏡在第一位置上的側視圖，示出了驅動系統； 圖7B是具有定日鏡陣列的定日鏡在第二位置上的頂視圖，示出了驅動系統； 圖8是驅動系統的頂展開圖；以及
3圖9是驅動系統的側展開圖。
具體實施例方式參照圖1，太陽能塔系統20包括高聚集中心接收器系統22，中心接收器系統22具 有接收器M，接收器M在地面上方預定高度耦接到塔結構25以從多個太陽跟蹤鏡或定日 鏡26接收太陽輻射S。熔化的鹽或其它傳熱流體從冷貯箱系統觀被傳輸通過中心接收器 系統22並被加熱。被加熱的傳熱流體然後被傳輸到熱貯箱系統30。當需要動力時，熱的傳 熱流體被泵到蒸氣發生系統32產生蒸氣。該蒸氣驅動蒸氣渦輪機/發電機系統34產生電 能以便傳輸到電網。傳熱流體從蒸氣發生器回到冷貯箱系統觀以存儲直到在中心接收器 系統22中被再次加熱，同時蒸氣通過冷凝系統36被回收。應理解儘管在所示實施例中公 開了具體的部件配置，採用定日鏡的任何配置都可受益於本公開。參照圖2，定日鏡沈一般包括底座40、接頭42、框架組件44和定日鏡陣列46。底座 40支撐接頭42以允許框架組件44並因而允許定日鏡陣列46的關節運動(articulation)， 從而跟蹤太陽並根據需要聚焦太陽輻射S。參照圖3A，底座40可為限定縱向中心線A和半徑rl (圖的大致圓柱。在所 公開的非限制性實施例中，半球形帽48蓋住底座40。接頭42 —般包括第一連結50和第二連結52。第一連結50包括具有端樞軸54A、 54B的第一弓形臂54，以及具有端樞軸56A、56B的第二弓形臂56。如圖所示，端樞軸54A、 54B限定初始仰角軸線B，而端樞軸56A、56B限定初始方位角軸線C (也在圖4中示出)。端 樞軸54A、54B相對於端樞軸56A、56B的取向使得軸線B橫向於軸線C。在一個非限制性實 施例中，軸線B垂直於軸線C。第二連結52包括具有端樞軸58A、58B的弓形臂58(圖5)，端樞軸58A、58B接合第 一連結50的端樞軸56A、56B (沿軸線C)。替代性地，第一連結50』包括單一的端樞軸56C (圖 6)。第一連結50繞軸線B可運動地安裝於底座40。第二連結52繞軸線C可運動地安 裝於第一連結50。也即，軸線C相對於縱向中心線A由軸線B偏移至少柱半徑rl，以實現 顯著的運動自由度。第二連結52將定日鏡陣列46定位於離軸線C至少額外的半徑rl處， 以提供定日鏡陣列46相對於底座40實質上不受限制的方位角和仰角運動。通過採用仰角 軸線B以實現偏移，接頭42在仰角和方位角上都提供顯著的運動範圍。在一個非限制性實 施例中，在仰角和方位角兩者上，該運動範圍超過90度，通常大約是180度。應理解，定日 鏡陣列46可根據需要非對稱地安裝以優化負載和其它操作特性和需求。通過獨特的運動學組合，實現了在無奇異點條件下的全範圍光滑和連續的運動。 該運動範圍避免了任何少見的非太陽採集動作(maneuver)。參照圖7A，在定日鏡陣列46上的兩點e、f處附接在底座40與定日鏡陣列46之 間的驅動系統70限定定日鏡陣列46的取向和位置。驅動系統70 —般包括附接在定日鏡 陣列46 (通過固定架74A、74B)與底座40 (通過偏移臂76A、76B，圖7B)之間的兩個驅動杆 72A、72B，例如導螺杆。驅動系統70相對於底座40調節定日鏡陣列46以提供關節運動以利用由接頭42 提供的運動範圍。接頭42實質上為定日鏡陣列46提供空間中的一個點g。通過將其它兩個點e、f限定成由固定架74A、74B代表，建立了定日鏡陣列46平面的定義和方向。以這種 方式，沒有奇異點，並且不需要顯著地重對齊方位角以繼續跟蹤太陽。相反，以平滑和連續 的方式實現太陽跟蹤。每個驅動杆72A、72B通過如球接頭或U接頭這樣的接頭78A、78B附接到固定架 74A、78B，以在其間提供萬向連接。固定架74A、74B支撐各自接頭78A、78B以允許各自驅動 杆72A、72B的旋轉和關節運動，從而定位定日鏡陣列46。參照圖8，每個偏移臂76A、76B —般包括肩80、臂82、前臂84、旋轉軸承86、腕轉子 88和驅動馬達90。肩80和臂82之間的樞軸92允許臂82在橫向於底座40並大致平行於 地G (圖7A)的平面P中運動。應理解平面P可替代性地取向。腕轉子88通過旋轉軸承86安裝到前臂84，使得腕轉子88可繞前臂84旋轉(由軸 線F和箭頭F示意性示出)。旋轉軸承86可實質上包括允許旋轉F的套筒。腕轉子88包括轉盤96，轉盤96允許驅動馬達90旋轉(由箭頭W示出)，並因而允 許驅動杆72A繞軸線W旋轉(也在圖9中示出)。也即，腕轉子88支撐驅動馬達90，驅動杆 72可通過例如與導螺杆的螺紋嚙合而穿過驅動馬達90沿軸線Y延伸和收回。應理解可替 代性地或額外地提供其它驅動馬達，例如線性電馬達或其它伸縮配置。轉盤96可包括旋轉 聯結器(coupling)以將電能和控制信號傳輸到各自的驅動馬達90。肩80、臂82、前臂84提供偏移以提供驅動杆72A、72B的全運動和避免驅動杆72A、 72B的過度延伸。臂82和前臂84每個的長度可至少等於半徑rl。部分地取決於是否提供 多於或少於180度的運動範圍，臂82和前臂84替代性地可為更長或更短的長度。驅動杆 72A、72B在延伸時可保持張緊並在減少延伸時只受到壓縮負載。接頭42有助於定日鏡沈擴展操作範圍，健壯的驅動系統70用於有效地控制和致 動定日鏡26。少見的動作得以避免，相對不複雜並且可靠的硬體支撐定日鏡陣列46。應理解在所有幾個附圖中相同的附圖標記指相應或相似的元件。還應理解儘管在 所示實施例中公開了具體的部件配置，其它配置也可從中受益。儘管示出、說明並要求保護具體的步驟順序，應理解，除非特別指出，可按照任何 順序，單獨或組合地執行這些步驟，並仍將從本公開中獲益。前述說明是示例性的，而不是由其內的限制所限定。本文公開了各種非限制性實 施例，但是本領域普通技術人員會認識到考慮到上述教導的各種修改和變化將會落在所附 權利要求的範圍內。因此，要理解在所附權利要求的範圍內，可以與具體說明不同的方式實 踐本公開。為此，應研究所附權利要求以確定真實的範圍和內容。
權利要求
1.一種定日鏡，包括在仰角和方位角兩者的運動範圍都超過90度的接頭。
2.如權利要求1所述的定日鏡，還包括底座，所述接頭安裝於所述底座，所述底座限定 第一半徑，所述接頭包括一偏移，其中定日鏡陣列方位角旋轉軸線從所述底座縱軸線移位 至少所述第一半徑。
3.如權利要求1所述的定日鏡，其中，所述接頭在仰角和方位角兩者都提供大約180度 的運動範圍。
4.如權利要求1所述的定日鏡，其中，所述接頭不包括奇異點。
5.如權利要求1所述的定日鏡，還包括驅動系統，所述驅動系統相對於底座定位定日 鏡陣列。
6.如權利要求5所述的定日鏡，其中，所述驅動系統在所述定日鏡陣列上限定兩個點， 所述接頭在所述定日鏡陣列上限定一個點。
7.如權利要求6所述的定日鏡，其中，所述兩個點部分地由各自驅動杆限定。
8.如權利要求7所述的定日鏡，其中，所述各自驅動杆的每一個包括導螺杆。
9.如權利要求7所述的定日鏡，其中，所述各自驅動杆的每一個通過偏移臂結構安裝 於所述底座。
10.一種定日鏡，包括限定縱軸線的底座，所述底座限定第一半徑；繞第一軸線可運動地安裝於所述底座的第一連結；以及繞第二軸線可運動地安裝於所述第一連結的第二連結，所述第二軸線從所述縱向中心 線移位至少所述第一半徑。
11.如權利要求10所述的定日鏡，其中，所述第一軸線是縱軸線。
12.如權利要求11所述的定日鏡，其中，所述第二軸線是方位角軸線。
13.如權利要求10所述的定日鏡，其中，所述第二軸線垂直於所述第一軸線。
14.如權利要求10所述的定日鏡，還包括安裝於所述第二連結的定日鏡陣列。
15.如權利要求14所述的定日鏡，還包括驅動系統，所述驅動系統相對於底座定位所 述定日鏡陣列。
16.如權利要求15所述的定日鏡，其中，所述驅動系統包括附接於所述定日鏡陣列的 兩個點，所述兩個點部分地由各自驅動杆限定。
17.一種定日鏡，包括具有第一構件和第二構件的接頭，其中，所述第一構件的旋轉軸線與所述第二構件的旋轉軸線異面，其中，所述第一構件的所述軸線從所述第二構件的所述軸線偏移第一距離，以及其中，所述第二構件繞所述第二軸線的徑向長度是所述第一距離的至少大約1/2。
18.如權利要求17所述的定日鏡，其中，所述徑向長度至少等於所述第一距離。
19.如權利要求17所述的定日鏡，其中，所述接頭在仰角和方位角兩者都提供大於90 度的運動範圍。
20.如權利要求17所述的定日鏡，其中，所述接頭在仰角和方位角兩者都提供大約180 度的運動範圍。
全文摘要
一種定日鏡包括在仰角和方位角兩者的運動範圍都超過90度的接頭。
文檔編號F24J2/54GK102124284SQ200980132216
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月18日 優先權日2008年8月18日
發明者A·B·米尼克, R·丹尼爾 申請人:普拉特及惠特尼火箭達因公司