陣列式集熱裝置及其控制方法

2023-05-19 11:52:26 2

陣列式集熱裝置及其控制方法
【專利摘要】本發明是關於一種陣列式集熱裝置及其控制方法，屬於太陽能熱利用領域，所述陣列式集熱裝置包括：陣列式排布的多個集熱器；以及一驅動系統，包括一動力單元、一軸傳動單元及多個調整單元：所述軸傳動單元，其輸入端與所述動力單元的輸出端連接；所述調整單元包括離合傳動結構、第一減速機及輸出軸，所述離合傳動結構的輸入端與所述軸傳動單元的輸出端連接，所述離合傳動結構的輸出端通過所述輸出軸與所述第一減速機的輸入端連接，所述第一減速機的輸出端與所述集熱器連接。本發明的陣列式集熱裝置驅動系統通過一套動力單元為多行集熱器提供轉動動力，簡化了驅動系統的結構，節約了成本；可隨意停止對任意行的控制而不影響對其他行集熱器的控制。
【專利說明】陣列式集熱裝置及其控制方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種陣列式集熱裝置，屬於太陽能熱利用領域，特別是涉及一種陣列式太陽能集熱裝置及其控制方法。

【背景技術】
[0002]太陽能是一種來源廣泛的清潔能源，其中溫光熱利用可以應用在80_250°C的工農業等用熱領域，其高溫光熱利用可應用於250-800°C的太陽能發電技術等領域。
[0003]太陽能集熱器是組成各種太陽能熱利用系統的關鍵部件。無論是太陽能熱水器、太陽灶、主動式太陽房、太陽能溫室還是太陽能幹燥、太陽能工業加熱、太陽能熱發電等都離不開太陽能集熱器，都是以太陽能集熱器作為系統的動力或者核心部件。
[0004]當用戶對太陽能需求較大時，單個太陽能集熱器無法滿足使用需求，此時需要將單個太陽能集熱器串聯或並聯形成陣列式太陽能集熱器以滿足用戶的用熱需求。由於太陽能集熱器在使用過程中需要調整聚光器面型朝向，因此太陽能集熱器需要配備驅動系統以驅動聚光器改變朝向，現有陣列式太陽能集熱器採用一對一的形式配備驅動系統，即一行集熱器配備一套驅動系統，每套驅動系統都需要配備動力單元及控制元件等，使整個陣列集熱器總的驅動系統結構複雜，佔地面積大，且需要多個控制櫃進行控制，浪費人力物力。
[0005]由此可見，上述現有的集熱器驅動系統在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。本設計人積極加以研究創新，以期創設一種新型結構的集熱器傳動系統，使其更具有實用性。


【發明內容】

[0006]本發明的主要目的在於，提供一種新型結構的陣列式集熱裝置，所要解決的技術問題是使其利用較小的空間即可實現對陣列式集熱裝置的驅動，從而更加適於實用，且具有產業上的利用價值。
[0007]一方面，本發明提供了一種陣列式集熱裝置，其包括:陣列式排布的多個集熱器；以及一驅動系統，包括一動力單元、一軸傳動單元及多個調整單元:所述軸傳動單元，其輸入端與所述動力單元的輸出端連接；所述調整單元包括離合傳動結構、第一減速機及輸出軸，所述離合傳動結構的輸入端與所述軸傳動單元的輸出端連接，所述離合傳動結構的輸出端通過所述輸出軸與所述第一減速機的輸入端連接，所述第一減速機的輸出端與所述集熱器連接。
[0008]具體的，所述的離合傳動結構包括離合器、主動齒輪、被動齒輪及輸出齒輪:所述離合器控制所述主動齒輪和所述被動齒輪咬合或斷開；所述主動齒輪套在所述軸傳動單元上；所述輸出齒輪與所述被動齒輪咬合，所述輸出齒輪套在所述輸出軸上。
[0009]具體的,所述軸傳動單元包括多個同軸連接的傳動軸及連接所述傳動軸的聯軸器。
[0010]具體的，所述的集熱器，包括:至少一反射鏡，其截面呈拋物線型，且所述反射鏡的邊緣角不小於90° ;反射鏡支撐結構，用於支撐固定所述反射鏡；以及至少一集熱管，其位於所述反射鏡的焦點處。
[0011]具體的，所述的反射鏡支撐結構，包括:至少兩個邊支撐架，所述的邊支撐架為形狀呈弧形的平板結構；至少一託架，其為拋物線形骨架；以及一軸向支撐杆，其從頂點處支撐固定所述邊支撐架及所述託架。
[0012]較佳的，所述託架的兩端各設有一組第一固定孔；所述反射鏡支撐結構，還包括兩根邊支撐杆，其與所述軸向支撐杆平行；所述集熱器，還包括面型調整機構，其包括:至少兩個託架固定座，其一端設有一組第二固定孔，其另一端與所述邊支撐杆固定；多個配套的螺栓和螺母，所述螺栓穿過所述第一固定孔、所述第二固定孔及所述螺母；多個墊片，所述墊片穿設在所述螺栓上，且所述墊片位於所述託架與所述託架固定座之間。
[0013]進一步的，所述的集熱器，還包括集熱管端支撐結構，其包括:第一支架，其上端設有兩個相對的第一支撐板；擺動部，包括位於所述兩個第一支撐板之間的兩個擺臂，兩個所述擺臂相對設置，一個所述擺臂與一個所述第一支撐板鉸接，另一個所述擺臂與另一個所述第一支撐板鉸接；以及第一集熱管卡箍，其第一端與一個所述擺臂鉸接，第二端與另一個所述擺臂鉸接。
[0014]進一步的，所述的集熱器，還包括集熱管連接結構，其包括:第二支架，其上端設有兩個相對的第二支撐板；兩個第二集熱管卡箍，所述第二集熱管卡箍的第一端與一個所述第二支撐板鉸接，第二端與另一個所述第二支撐板鉸接，所述集熱管的接頭位於所述第二集熱管卡箍內，且與所述集熱管卡箍為間隙配合；以及彈性件，其與兩根所述集熱管相鄰的兩個接頭連接。
[0015]另一方面，本發明提供了一種上述的陣列式集熱裝置的控制方法，所述方法包括:通過所述驅動系統調節單行所述集熱器的朝向，使各行所述集熱器朝向一致；通過所述驅動系統帶動所述陣列式集熱裝置跟蹤太陽轉動。
[0016]進一步的，所述控制方法還包括:調節面型調整機構，使所述集熱器的面型符合設計要求；
[0017]藉由上述技術方案，本發明陣列式集熱裝置至少具有下列優點:
[0018]本發明實施例通過軸傳動單元將一套動力單元提供的動力傳遞給多組調整單元，從而為多行集熱器提供轉動動力，調整其朝向。由於減少了動力單元等裝置的用量，簡化了驅動系統的結構，減輕了整個驅動系統的重量，從而減輕了驅動系統支架的承重力，降低了對支架材料的承重強度要求，節約了成本；佔地面積小，節省空間，便於在樓頂等有限的空間進行安裝；僅需一套控制系統即可實現對驅動系統的控制，降低了控制成本；由於動力單元與調整單元不同軸，可隨意停止對任意行集熱器的控制而不影響對其他行集熱器的控制。
[0019]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例結構示意圖；
[0021]圖2是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的驅動系統結構示意圖；
[0022]圖3是圖2所示驅動系統中動力單元、軸傳動單元和調整單元的結構簡圖；
[0023]圖4是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的離合傳動結構工作原理示意圖；
[0024]圖5是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的的集熱器的局部示意圖；
[0025]圖6是圖5中集熱器局部的截面簡圖；
[0026]圖7是圖5中的集熱器的局部放大示意圖；
[0027]圖8是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的託架固定座的主視圖；
[0028]圖9是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的墊片結構示意圖；
[0029]圖10是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的託架固定座的俯視圖；
[0030]圖11是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的託架固定座的左視圖；
[0031]圖12是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的集熱器示意圖；
[0032]圖13是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的集熱管端支撐結構示意圖；
[0033]圖14是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的集熱管端支撐結構的爆炸圖；
[0034]圖15是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的集熱管端支撐結構的擺動部結構示意圖；
[0035]圖16是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的集熱管端支撐結構運動原理示意圖；
[0036]圖17是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的集熱管連接結構示意圖；
[0037]圖18是本發明陣列式集熱裝置一較佳實施例的集熱管連接結構的爆炸圖。

【具體實施方式】
[0038]為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的陣列式集熱裝置其【具體實施方式】、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。在下述說明中，不同的「一實施例」或「實施例」指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實施例中的特定特徵、結構、或特點可由任何合適形式組合。
[0039]實施例1
[0040]如圖1所示，本發明實施例提出的一種陣列式集熱裝置，其包括四個太陽能集熱器200以及一驅動系統100，四個太陽能集熱器200兩個為一組串聯形成一行，兩行太陽能集熱器200平行設置，四個太陽能集熱器200形成兩行兩列的陣列。參見圖2，驅動系統100包括一動力單元U、一軸傳動單元14和兩組調整單元，驅動系統100位於陣列中行的中軸線上，陣列式集熱裝置同一行的兩個太陽能集熱器200對應一個所述調整單元，且各行均設有所述調整單元，陣列式集熱裝置中太陽能集熱器的行數及列數可以根據需要調整，當太陽能集熱器的行數增加時，只需增加調整單元的個數即可。參見圖2，動力單元11的輸出端與軸傳動單元14的輸入端連接,帶動軸傳動單元14轉動，為整個驅動系統提供驅動力。參見圖3，所述的調整單元包括離合傳動結構13、第一減速機12及輸出軸15，離合傳動結構13的輸入端與軸傳動單元14的輸出端連接，離合傳動結構13的輸出端與輸出軸15的輸入端連接，將從軸傳動單元14獲得的動力傳遞給輸出軸15，輸出軸15的輸出端與第一減速機12的輸入端連接，第一減速機12的輸出端與太陽能集熱器的轉動軸連接。
[0041]工作時,動力單元11啟動,轉動隨軸傳動單元14傳入各調整單元的離合傳動結構13，離合傳動結構13通過將其輸入端與其輸出端連接或分離實現傳動或停止傳動，當離合傳動結構13的輸入端和輸出端連接時，離合傳動結構13帶動輸出軸15轉動，從而帶動第一減速機12轉動，第一減速機12將傳來的轉速降低、扭矩增加，從而帶動太陽能集熱器200轉動，改變其朝向，當某行太陽能集熱器200的朝向不需要調整時，斷開該行離合傳動結構13的輸入端與輸出端即可，此時其他行仍然在其輸出軸15的帶動下轉動。
[0042]本發明實施例通過軸傳動單元將一套動力單元提供的動力傳遞給多組調整單元，從而為多行太陽能集熱器提供轉動動力，調整其朝向，無需分別為每行太陽能集熱器單獨配備動力單元，簡化了驅動系統的結構，減輕了整個驅動系統的重量，從而減輕了驅動系統支架的承重力，降低了對支架材料的承重強度要求，節約了成本；佔地面積小，節省空間，便於在樓頂等有限的空間進行安裝；僅需一套控制系統即可實現對驅動系統的控制，降低了控制成本；陣列式集熱裝置初始啟動時，由於安裝誤差的存在，無法保證各行太陽能集熱器均處於統一的工作位置，因而往往需要單獨對每行太陽能集熱器進行面型調整，本實施例提供的驅動系統由於動力單元與調整單元不同軸，可隨意停止對任意行太陽能集熱器的控制而不影響對其他行太陽能集熱器的控制。
[0043]較佳的，參見圖4，離合傳動結構13包括離合器131、主動齒輪132、被動齒輪133及輸出齒輪134。離合器131控制主動齒輪132和被動齒輪133咬合或斷開，主動齒輪132套在軸傳動單元14上並隨軸傳動單元14轉動，被動齒輪133與主動齒輪132咬合時，隨主動齒輪132轉動，被動齒輪133與主動齒輪132斷開時，停止轉動；輸出齒輪134與被動齒輪133咬合，輸出齒輪134套在輸出軸15上，帶動輸出軸15轉動。
[0044]較佳的，離合器131為電磁離合器，優選失電離合器，當斷電時，離合器131的彈簧1311從壓緊狀態回彈，將主動齒輪132與被動齒輪133連接，軸傳動單元14帶動主動齒輪132轉動，被動齒輪133在主動齒輪132的帶動下一同轉動；當通電時，彈簧1311在電磁感應下受力壓緊，從而帶動主動齒輪132與被動齒輪133分離，從而使調整單元與動力單元斷開，停止工作。電磁離合器操作簡單，通過在控制系統設置一定操作程序即可實現自動控制，無需人工參與。
[0045]較佳的，參見圖3，軸傳動單元14由一根第一傳動軸141、兩根第二傳動軸143及三個聯軸器142組成，一個主動齒輪132對應一根第二傳動軸143，主動齒輪132套在第二傳動軸143上，與動力單元11相鄰的第二傳動軸143的一端通過第一個聯軸器142與動力單元11的輸出端同軸連接，另一端通過第二個聯軸器142與第一傳動軸141的一端同軸連接，第一傳動軸141的另一端通過第三個聯軸器142與另一個第二傳動軸143同軸連接。通過將軸傳動單元4設計成多個傳動軸連接的結構，可以根據各部件的尺寸選擇其適合的傳動軸尺寸，便於安裝。
[0046]具體的，參見圖3，動力單元11包括馬達111和第二減速機112，馬達111的輸出端與第二減速機112的輸入端連接，第二減速機112的輸出端與軸傳動單元14的輸入端連接，即與與其相鄰的第二傳動軸143的輸入端連接。工作時，馬達111啟動，第二減速機112在馬達111的帶動下進入工作，將馬達111傳遞的轉速降低、傳遞扭矩增加，並通過第二傳動軸143傳遞給調整單元。
[0047]進一步的，參見圖2，所述的驅動系統還包括主支架16，其包括支腿161和固定框162。支腿161的下端與地面連接，較佳的，支腿161由上下平行設置的兩塊平板和支撐在兩塊平板之間的四根支杆組成，其與地面具有四個安裝點，為驅動系統提供穩固的支撐作用。固定框162設有水平通孔，固定框162的下表面與支腿161上端連接，上表面與第一減速機12連接，為了方便傳動軸的安裝與拆換，固定框162包括下底板、上蓋板和兩塊側板，所述的側板上下兩端均設有彎折處，所述上蓋板與兩塊所述側板上端彎折部分通過螺栓固定連接，所訴下底板與兩塊所述側板下端彎折部分通過螺栓固定連接。
[0048]進一步的，所述的驅動系統，還包括副支架17，其包括支撐板171和固定杆172。支撐板171，用於承託第二減速機15 ;固定杆172中下部與主支架16的支腿161連接，其上部與支撐板171連接，用於連接固定支撐板171與與其相鄰的主支架16，支撐板171探出支腿161，且其高度使位於其上的第二減速機112的轉軸與軸傳動單元14同軸。
[0049]較佳的，參見圖1，所述的陣列式集熱裝置，還包括控制器18，控制器18的輸出端與動力單元11的輸入端連接，控制動力單元11按照預設的跟蹤程序工作。較佳的，控制器18的輸出端還與離合器131的輸入端連接，用於控制離合器131斷開或連接。
[0050]較佳的，參見圖5，所述太陽能集熱器為槽式太陽能集熱器，其包括聚光單元和集熱單元。其中，聚光單元包括反射鏡21和反射鏡支撐結構22。反射鏡21為弧形板，如圖6所示，反射鏡I的截面呈拋物線型，且該拋物線的焦點與頂點的連線及焦點與最高點連線的夾角，即邊緣角Θ，大於等於90°，本實施例的太陽能集熱器共設有兩塊反射鏡21，反射鏡21的數量可以根據太陽能集熱器使用地點及對太陽能的需求量自由調整，兩塊反射鏡21首尾相連形成聚光器；反射鏡支撐結構22用於支撐固定反射鏡21。參見圖5，所述集熱單元包括集熱管23及集熱管支撐結構，本實施例中，共設有兩根集熱管23，兩根集熱管23串聯形成整體的集熱部件，所述集熱管支撐結構包括集熱管端支撐結構24及集熱管連接結構25，集熱管23通過集熱管支撐結構，安裝固定在反射鏡21的焦點位置。
[0051]太陽能經反射鏡21反射後會聚在反射鏡21的焦點所在直線上，被位於該處的集熱管23吸收，由於反射鏡21的邊緣角> 90°，其焦距較短，對太陽光線的折射能力較強，因而對太陽光線的會聚作用較大，能夠得到更多的能量收益，實現對太陽能的中高溫熱利用。
[0052]較佳的，參見圖5，反射鏡支撐結構22具體包括三個邊支撐架221以及一個軸向支撐杆222，三個邊支撐架221為形狀呈弧形的平板結構，其深度及兩最高點之間的距離由其固定的反射鏡21確定，三個邊支撐架221通過螺紋、粘接、焊接等方式固定在軸向支撐杆222上，其中一個位於兩塊反射鏡21的連接處，另外兩個位於聚光器的兩端。反射鏡21通過粘接、螺紋連接等方式固定在反射鏡支撐結構22上，反射鏡支撐結構22通過兩端、軸線雙重支撐，能使反射鏡21長期保持設定的弧度，聚焦能力穩定。邊支撐架221的個數可以根據反射鏡21的數量確定，至少為兩個。
[0053]較佳的，本發明實施例的反射鏡支撐結構22還包括四個託架223，參見圖7，一塊反射鏡21設有兩個託架223，託架223為拋物線形骨架，其弧度與反射鏡21的弧度相同，其長度與反射鏡21的弧線長度相近，優選與反射鏡21的弧線長度相同，託架223優選通過衝壓拉伸加工成型的金屬板架，其與邊支撐架221平行設置，託架223與軸向支撐杆222通過螺栓連接在一起，一同承託反射鏡21，對反射鏡21起到良好的支撐託起的作用，進而保證太陽能集熱器的面型精度。
[0054]較佳的，參見圖5，所述反射鏡支撐結構，還包括兩根邊支撐杆224，其與軸向支撐杆222平行，且一邊支撐杆224與三個邊支撐架221的同一側的最高點連接，另一邊支撐杆224與三個邊支撐架221另一側的最高點連接。所述太陽能集熱器還包括八個面型調整機構，一個託架223設有兩個所述面型調整機構，較佳的，託架223的截面呈倒T型，託架223的兩端各設有兩個第一固定孔，同一端的兩個所述第一固定孔對稱設置，即高度相同且分別位於倒T型結構中間板的兩側。參見圖7，所述面型調整機構，包括託架固定座53、兩個螺栓54、兩個螺母55及若干個墊片56。參見圖8，託架固定座53的下端設有兩個第二固定孔531，第二固定孔531與所述第一固定孔對應，託架固定座53的上端與邊支撐杆224固定；螺栓54和螺母55配套，螺栓54穿過所述第一固定孔、第二固定孔531及螺母55 ;同一個螺栓54上穿設有多個墊片56，且墊片56位於託架223與託架固定座53之間。
[0055]安裝時，先將託架223的頂點通過螺紋、焊接等方式固定到軸向支撐杆222上，然後將邊支撐杆224架設到聚光器兩端的兩個邊支撐架221之間，將託架固定座53的一端通過螺紋、焊接等方式固定到邊支撐杆224上，另一端通過螺栓54與託架223固定，然後將反射鏡21粘貼在託架223上。安裝完成後，測量反射鏡實際開口的大小，如果實際開口大於設計開口，則擰開螺母，根據差值增加墊片56，使開口符合實際要求，反之亦然。
[0056]通過給太陽能集熱器設置面型調整機構，安裝反射鏡後，通過改變面型調整機構墊片的數量來調節託架的位置，從而實現對反射鏡位置的調節，由於螺栓54與託架223上第一固定孔所在點的法線重合，因而增加或減小墊片56時，能從垂直和水平兩個方向調節託架223的位置，消除了反射鏡製造和安裝過程中產生的誤差，使太陽能集熱器的面型符合設計面型要求。
[0057]較佳的，參見圖9,為了方便向同一端的兩個螺栓54上安裝墊片56,墊片56上設有兩個墊片安裝孔561，墊片安裝孔561與所述第一固定孔對應，兩個墊片安裝孔561之間的距離等於兩個所述第一固定孔之間的距離。
[0058]較佳的，參見圖8，第二固定孔531為豎直方向的長圓孔。在安裝反射鏡託架223時，由於安裝誤差的存在，使託架223的最低點在上下位置上存在一定偏差，通過將第二固定孔531設計成長圓孔，能夠在上下位置上調節反射鏡託架I。較佳的，墊片安裝孔561與第二固定孔531匹配，同為豎直方向的長圓孔。
[0059]較佳的，參見圖9，墊片安裝孔561其長度方向，一端設有開口 562，且兩個開口 562位於墊片56的同一側，墊片56為類似倒M型結構。通過給墊片安裝孔561設置開口 562，在增加墊片56的數量時，僅需擰松螺母55，將新增加的墊片56的開口 562對準螺栓54插入即可；反之，當需要減少墊片56的數量時，只需擰松螺母，沿開口 562方向將墊片56拔出，簡化了調節步驟，大大節約了調節面型所需的時間。
[0060]具體的，參見圖8和圖10，託架固定座53包括本體532和兩塊固定板533，較佳的本體532和固定板533 —體成型，本體532為槽型結構，兩塊固定板533位於本體532的同一端,並且分別位於本體532的兩側與本體532的槽壁的上沿連接。
[0061]較佳的，參見圖11，為了使託架固定座53與邊支撐杆224連接的更加穩固，本體532遠離固定板533的一端設有缺口，即該端的槽壁低於本體532與固定板533連接的一端的槽壁，邊支撐杆224卡在所述槽壁的凹陷處並與所述槽壁連接。
[0062]較佳的，所述墊片為鍍鋅板。該材質的墊片具有較強的抗腐蝕性。
[0063]較佳的，參見圖5和12,所述的槽式太陽能集熱器,還包括玻璃罩25。玻璃罩25包括上蓋板252及兩個側蓋板253。邊支撐杆224內側設有承託結構(圖中未示出)，用於承託上蓋板252，兩根邊支撐杆224之間設有檔杆251，上蓋板252位於所述承託結構與所述檔杆251之間。兩個側蓋板253分別位於反射鏡21的兩端面，與邊支撐杆224及邊支撐架221連接。玻璃罩25使太陽能聚光單元形成獨立的密閉空間，從而形成全封閉槽體結構的槽式太陽能集熱器，使太陽能集熱器收集的太陽能與外接環境隔離，減少太陽能熱外散，提高了集熱效率。
[0064]較佳的，參見圖12，所述的太陽能集熱器還包括集熱器支架26。集熱器支架26上端與軸向支撐杆222通過軸和軸承連接，軸向支撐杆222與集熱器支架26之間能夠進行相對轉動。當太陽移動時，通過轉動軸向支撐杆222帶動整個反射鏡支撐結構轉動，從而帶動反射鏡21轉動，使反射鏡21面向太陽所在位置，提高了集熱效率。
[0065]較佳的，參見圖13和14，集熱管端支撐結構24包括第一支架241、擺動部242及第一集熱管卡箍243。第一支架241包括立柱和設置在立柱上端的兩個第一支撐板2411，兩個第一支撐板2411面對面相對設置。擺動部242位於兩個第一支撐板2411之間，具體的，參見圖15，擺動部242包括兩個相對設置的擺臂2421，左側擺臂2421的下端與左側第一支撐板2411鉸接，右側擺臂2421的下端與右側第一支撐板2411鉸接，擺臂2421能夠繞鉸接處轉動；第一集熱管卡箍243左端與左側擺臂2421的上端鉸接，右端與右側擺臂2421的上端鉸接，第一集熱管卡箍243能夠繞鉸接處轉動；第一集熱管卡箍243與擺動部2共同形成行星式擺動結構。
[0066]兩根集熱管23串聯形成的集熱部件的兩端各通過一個集熱管端支撐結構支撐，集熱管23的接頭卡在第一集熱管卡箍243內，以一側支撐結構為例:如圖16所示，集熱管23吸收熱量後，溫度逐漸升高，伴隨著溫度的升高，集熱管23產生熱膨脹，其長度增加，帶動擺動部242以鉸接處為圓心，以擺臂長為半徑沿運動軌跡a繞鉸接處向一側轉動，從II位到I位，擺動部242在運動過程中產生一個向下的拉力，使太陽能集熱管23的整體同軸度發生偏移，此時，第一集熱管卡箍243在該力的作用下以其鉸接處為圓心沿運動軌跡b產生「自轉」，以消除該偏移，使所述集熱部件整體同軸；當集熱管23的溫度下降時，集熱管23產生收縮，其長度縮短，從而帶動擺動部242以鉸接處為圓心，以擺臂長為半徑沿運動軌跡a繞鉸接處向與熱膨脹運動相反的一側轉動，如圖15所示，從I位到II位。
[0067]本實施例提供的集熱管支撐結構，通過擺臂與第一支撐板鉸接，第一集熱管卡箍與擺臂鉸接，形成行星式擺動結構，該結構使集熱管能夠進行多自由度運動，在集熱管產生熱膨脹時，第一集熱管卡箍既能沿擺臂運動軌跡「公轉」釋放集熱管伸長產生的應力，又能通過自身「自轉」解決擺動帶來的同軸度偏移問題，使集熱管的軸線始終處於同一條直線，快速安全的釋放熱膨脹及冷收縮產生的應力。
[0068]較佳的，參見圖15，擺動部242還包括鉸接部2422，優選鉸接部2422與擺臂2421一體成型，整個擺動部242呈U型結構，兩個擺臂2421對稱設置在鉸接部2422同一側的兩端，鉸接部2422設有第一水平通孔24221，參見圖14，第一水平通孔24221的軸線垂直於第一支撐板2411，定位銷2423穿設在第一水平通孔24221內，其左端連接固定在左側第一支撐板2411的固定孔24111內，右端連接固定在右側第一支撐板2411的固定孔24111內，第一水平通孔24221與定位銷2423之間設有第一內襯軸套2424，第一內襯軸套2424與第一水平通孔24221之間為過盈配合，兩個擺臂2421同時繞定位銷2423轉動。安裝時，先將第一內襯軸套2424塞入第一水平通孔24221內，然後將定位銷2423穿過第一內襯軸套2424，將定位銷2423的左端與左側第一支撐板固定，將定位銷2423的右端與右側第一支撐板固定。通過設置鉸接部使兩個擺臂始終向相同方向運動，避免了由於兩個擺臂運動軌跡不一致導致的集熱管損壞，並且該結構構造簡單、部件易得，加工成本低、易安裝。
[0069]較佳的，參見圖15，擺臂2421為倒L型結構，其水平邊設有第二水平通孔24211。第一集熱管卡箍243的兩端各設有一個固定軸2433，第一集熱管卡箍243位於兩個擺臂2421之間，固定軸2433位於第二水平通孔24211內，固定軸2433上套有第二內襯軸套2434，第二水平通孔24211的外側埠設有埠固定銷2432，埠固定銷2432的主體部分位於固定軸2433與第二水平通孔24211之間，並且與第二水平通孔24211過盈配合，與第二內襯軸套2434過盈配合，埠固定銷2432遠離固定軸2433的一端的尺寸大於第二水平通孔24211的尺寸，卡在第二水平通孔24211外。固定軸2433在外力帶動下在第二內襯軸套2434內旋轉，實現第一集熱管卡箍243的「自轉」，由於採用了第一內襯軸套2424和第二內襯軸套2434，最大限度的降低了行星式擺動結構體系的摩擦力，提高了其耐腐蝕、耐磨損性，保證了整個體系流暢運轉。
[0070]較佳的，第一內襯軸套2424和第二內襯軸套2434的材質均為銅。銅質零件使用壽命長，並且能進一步減小整個體系的摩擦力。
[0071]較佳的，參見圖15，兩個第二水平通孔24211的上側孔壁上設有安裝口 242111，兩個安裝口 242111相對設置，用於安裝固定軸2433，較佳的，安裝口 242111的深度不小於固定軸2433的長度。為了增加固定軸2433與其他部位的接觸面積，固定軸2433上套有第一墊片2435，安裝第一集熱管卡箍243時，先將第一墊片2435套在第一集熱管卡箍243兩端的固定軸2433上，將固定軸2433從安裝口 242111放入第二水平通孔24211內，然後，從第二水平通孔24211遠離安裝口 242111的一端放入第二內襯軸套2434，最後將埠固定銷2432插入第二內襯軸套2434與第二水平通孔24211內，實現對第二內襯軸套2434的固定。安裝口 242111的設置使固定軸2433的安裝更加方便快速。
[0072]較佳的，參見圖14，第一支撐板2411的上端設有開口朝上的弧形口 24112，弧形口曲線係數取決於集熱管受熱膨脹的線性距離，例如，當設計的集熱最高溫度為300°C時，弧形口最高兩點的距離AL》300°C *集熱管長度*集熱管的膨脹係數。擺臂2421的水平邊位於弧形口 24112處，並沿所述弧形口的弧度運動，所述水平邊的最低點始終位於弧形口24112的兩個最高點之間。通過設置弧形口，使擺臂的擺動位置限制在預設範圍內，既避免了「自轉」和「公轉」的相互幹擾，又保證了「公轉」的弧度在一定範圍內，避免了運動軌跡過大、運動過度自由造成的集熱管損壞。
[0073]具體的，第一集熱管卡箍243包括上半圈2431和下半圈2436，上半圈2431和下半圈2436配合卡住集熱管的接頭。其中，下半圈2436的兩端分別與一個固定軸2433連接。
[0074]較佳的，第一集熱管卡箍243還包括螺栓2437，上半圈2431及下半圈2436上設有配套的螺孔，螺栓2437通過與所述螺孔安裝實現將上半圈2431與下半圈2436固定。螺紋連接的方式操作簡單且連接緊固。較佳的，所述的第一集熱管卡箍包括兩個螺栓2437，上半圈2431及下半圈2436的兩端均設有配套的螺孔，螺栓2437通過與所述螺孔螺紋連接從兩端固定上半圈2431及下半圈2436。固定集熱管時,將集熱管的接頭放在下半圈2436上，扣上上半圈2431，然後將螺栓2437擰入螺孔中，實現對上半圈2431及下半圈2436的固定。通過設置兩個螺栓2437，方便上半圈2431與下半圈2436的連接或分離，便於集熱管的安裝。
[0075]較佳的，如圖17所示，集熱管連接結構25包括第二支架251、兩個第二集熱管卡箍252和彈性件253。
[0076]參見圖18，第二支架251包括立柱和位於所述立柱上端的兩個第二支撐板2511，兩個第二支撐板2511面對面相對設置。一根集熱管23對應一個第二集熱管卡箍252，第二集熱管卡箍252的左端與左側的第二支撐板2511鉸接，右端與右側的第二支撐板2511鉸接，集熱管23的接頭位於第二集熱管卡箍252內，且其直徑略小於第二集熱管卡箍252的內徑，與第二集熱管卡箍252為間隙配合，彈性件253位於待連接的兩根集熱管23之間，其一端與一根集熱管23的接頭通過粘接、焊接等方式連接，另一端與另一根集熱管23的接頭通過粘接、焊接等方式連接。兩根集熱管23進行連接時，先將兩根集熱管23不需要連接的一端分別用集熱管端支撐結構24支起，再將集熱管23待連接的一端的所述接頭通過第二集熱管卡箍252固定，最後將彈性件253的兩端分別與兩個所述接頭連接，完成兩根集熱管23的連接。當集熱管23發生熱膨脹時，集熱管23長度伸長，沿著其軸向壓縮彈性件253，實現沿其自身軸向的自由伸縮，釋放熱膨脹產生的部分應力，熱膨脹產生的應力不是單一方向的，通過隨著第二集熱管卡箍252沿其開口方向軸動旋轉，進一步釋放熱膨脹產生的應力，當集熱管23降溫冷卻時，集熱管23產生收縮，通過該連接結構可以回到初始狀態，實現對集熱管23的保護。
[0077]本實施例提供的集熱管連接結構，通過將集熱管接頭與第二集熱管卡箍間隙配合，並且在兩個集熱管的接頭之間設置彈性件，使集熱管能夠做軸向運動，同時，第二集熱管卡箍通過鉸接的形式與第二支架連接，使集熱管能夠隨著所述第二集熱管卡箍繞連接處轉動，從而實現多自由度運動，減少了集熱管連接結構對集熱管的約束，既能快速釋放熱膨脹或冷收縮產生的應力又能保護集熱管。
[0078]具體的，參見圖18，每個第二支撐板2511上均設有兩個水平安裝孔25111，且兩個水平安裝孔25111位於相同高度，兩個第二支撐板2511上的水平安裝孔25111兩兩相對，相對的兩個水平安裝孔25111為一組，用於固定一個第二集熱管卡箍252。第二集熱管卡箍252的兩端各設有一個固定軸254，第一個第二集熱管卡箍252的一個固定軸254安裝在第一組水平安裝孔25111中的一個孔內，另一個固定軸254安裝在第一組水平安裝孔25111的另一個孔內，第二個第二集熱管卡箍252的兩個固定軸254分別安裝在第二組水平安裝孔25111的兩個孔內。固定軸254上套有內襯軸套2524，水平安裝孔25111的外側埠設有埠固定銷2525，埠固定銷2525的主體部分位於固定軸254與水平安裝孔25111之間，並且與水平安裝孔25111過盈配合，與內襯軸套2524過盈配合，埠固定銷2525遠離固定軸254的一端的尺寸大於水平安裝孔25111的尺寸，卡在水平安裝孔25111外。固定軸254在外力帶動下在內襯軸套2524內旋轉，實現第二集熱管卡箍252的「自轉」，由於採用了內襯軸套2524，降低了第二集熱管卡箍252轉動的摩擦力，保證其流暢運轉，同時提高了其耐腐蝕、耐磨損性。較佳的，為了增大接觸面積，參見圖17，固定軸254上套有第二墊片2526，第二墊片2526位於固定軸254遠離埠固定銷2525的一端。
[0079]較佳的，如圖18所示，第二集熱管卡箍252包括上半圈2521和下半圈2522。上半圈2521與下半圈2522扣合形成通孔，所述的通孔卡住所述接頭，實現與所述接頭的連接及支撐。
[0080]較佳的，所述的卡箍還包括螺栓2523，上半圈2521及下半圈2522上設有配套的螺孔，螺栓2523通過與所述螺孔螺紋連接將上半圈2521與下半圈2522固定。較佳的，所述的卡箍包括兩個螺栓2523，上半圈2521及下半圈2522的兩端均設有配套的螺孔，螺栓2523通過與所述螺孔螺紋連接從兩端固定上半圈2521及下半圈2522。固定集熱管時，將集熱管的所述接頭放在下半圈2522上，扣上上半圈2521，然後將螺栓2523擰入螺孔中，實現對上半圈2521及下半圈2522的固定。通過設置兩個螺栓2523，方便上半圈2521與下半圈2522的連接或分離，便於集熱管的安裝及連接。
[0081]較佳的，為了方便彈性件253與集熱管23裝配，彈性件253為軟管，優選波紋管。較佳的，所述波紋管為金屬材質，通過焊接的方式與集熱管的接頭焊接，焊接的方式不但能夠保證集熱管接頭與波紋管穩固連接，而且操作簡單易行。
[0082]較佳的，反射鏡21為鋼化玻璃板、複合夾層玻璃玻璃板或反射鋁板，為了節約成本，優選反射鋁板。
[0083]集熱管23為用於聚光類的光熱轉換的換熱單元，優選鍍膜鋼管或真空管。
[0084]較佳的，玻璃罩25為高透過率的超白鋼化玻璃罩，該鋼化玻璃不僅能保證良好的透光性而且防震、防撞擊能力強，能夠更好的保護其內部反射鏡I。
[0085]較佳的反射鏡支撐結構22及集熱管支撐結構24等支撐結構均為金屬材質。
[0086]實施例2
[0087]本發明實施例提供了一種實施例1提供的陣列式集熱裝置的控制方法，所述方法包括:
[0088]步驟101:調節所述面型調整機構，使所述太陽能集熱器的面型符合設計要求；
[0089]集熱裝置安裝完成後，測量其反射鏡開口的大小，如果安裝後反射鏡開口大於設計開口，則擰開面型調整機構的螺母55，根據差值增加墊片56，使開口符合實際要求，反之亦然。
[0090]較佳的，參見圖8，在安裝反射鏡託架223時，由於安裝誤差的存在，使託架223的最低點在上下位置上存在一定偏差，通過調節螺栓54在第二固定孔531上的位置來固定安裝不同高度的反射鏡託架223。
[0091]步驟102:通過所述驅動系統調節單行所述太陽能集熱器的朝向，使各行所述太陽能集熱器朝向一致；
[0092]由於不同行的太陽能集熱器在安裝時面型朝向存在很大的誤差，不能保證各行太陽能集熱器的朝向完全相同，為保證整個陣列中的各行太陽能集熱器轉動協調一致，需要調整個別行的太陽能集熱器朝向，使陣列中的各行太陽能集熱器朝向相同，對於不需要調整朝向的太陽能集熱器200，斷開其所在行離合傳動結構13的輸入端與輸出端，對於需要調整朝向的太陽能集熱器200，接通其所在行離合傳動結構13的輸入端與輸出端，太陽能集熱器200在輸出軸15的帶動下轉動，調節朝向。
[0093]步驟103:通過所述驅動系統帶動所述陣列式集熱裝置跟蹤太陽轉動。
[0094]通過人工或自動控制的方式控制驅動系統帶動陣列式集熱裝置追蹤太陽轉動，優選自動控制的方式，通過設有跟蹤程序的控制器控制驅動系統工作，使其帶動陣列式集熱裝置繞太陽轉動。
[0095]本發明實施例提供的方法通過改變面型調整機構墊片的數量來調節託架的位置，從而實現對反射鏡位置的調節，消除了反射鏡製造和安裝過程中產生的誤差，使太陽能集熱器的面型符合設計面型要求；通過驅動系統單獨調節個別行的朝向，使整個陣列中的太陽能集熱器朝向一致，保證了整個陣列跟蹤太陽時運動協調一致。
[0096]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種陣列式集熱裝置，其特徵在於，其包括: 陣列式排布的多個集熱器；以及 一驅動系統，包括一動力單元、一軸傳動單元及多個調整單元: 所述軸傳動單元，其輸入端與所述動力單元的輸出端連接； 所述調整單元包括離合傳動結構、第一減速機及輸出軸，所述離合傳動結構的輸入端與所述軸傳動單元的輸出端連接，所述離合傳動結構的輸出端通過所述輸出軸與所述第一減速機的輸入端連接，所述第一減速機的輸出端與所述集熱器連接。
2.根據權利要求1所述的陣列式集熱裝置，其特徵在於，所述的離合傳動結構包括離合器、主動齒輪、被動齒輪及輸出齒輪: 所述離合器控制所述主動齒輪和所述被動齒輪咬合或斷開； 所述主動齒輪套在所述軸傳動單元上； 所述輸出齒輪與所述被動齒輪咬合，所述輸出齒輪套在所述輸出軸上。
3.根據權利要求1或2所述的陣列式集熱裝置，其特徵在於: 所述軸傳動單元包括多個同軸連接的傳動軸及連接所述傳動軸的聯軸器。
4.根據權利要求1或2所述的陣列式集熱裝置，其特徵在於，所述的集熱器，包括: 至少一反射鏡，其截面呈拋物線型，且所述反射鏡的邊緣角不小於90° ; 反射鏡支撐結構，用於支撐固定所述反射鏡；以及 至少一集熱管，其位於所述反射鏡的焦點處。
5.根據權利要求4所述的陣列式集熱裝置，其特徵在於，所述的反射鏡支撐結構，包括: 至少兩個邊支撐架，所述的邊支撐架為形狀呈弧形的平板結構； 至少一託架，其為拋物線形骨架；以及 一軸向支撐杆，其從頂點處支撐固定所述邊支撐架及所述託架。
6.根據權利要求5所述的陣列式集熱裝置，其特徵在於: 所述託架的兩端各設有一組第一固定孔； 所述反射鏡支撐結構，還包括兩根邊支撐杆，其與所述軸向支撐杆平行； 所述集熱器，還包括面型調整機構，其包括: 至少兩個託架固定座，其一端設有一組第二固定孔，其另一端與所述邊支撐杆固定； 多個配套的螺栓和螺母，所述螺栓穿過所述第一固定孔、所述第二固定孔及所述螺母; 多個墊片，所述墊片穿設在所述螺栓上，且所述墊片位於所述託架與所述託架固定座之間。
7.根據權利要求4所述的陣列式集熱裝置，其特徵在於，所述的集熱器，還包括集熱管端支撐結構，其包括: 第一支架，其上端設有兩個相對的第一支撐板； 擺動部，包括位於所述兩個第一支撐板之間的兩個擺臂，兩個所述擺臂相對設置，一個所述擺臂與一個所述第一支撐板鉸接，另一個所述擺臂與另一個所述第一支撐板鉸接；以及 第一集熱管卡箍，其第一端與一個所述擺臂鉸接，第二端與另一個所述擺臂鉸接。
8.根據權利要求4所述的陣列式集熱裝置，其特徵在於，所述的集熱器，還包括集熱管連接結構，其包括: 第二支架，其上端設有兩個相對的第二支撐板； 兩個第二集熱管卡箍，所述第二集熱管卡箍的第一端與一個所述第二支撐板鉸接，第二端與另一個所述第二支撐板鉸接，所述集熱管的接頭位於所述集熱管卡箍內，且與所述第二集熱管卡箍為間隙配合；以及 彈性件，其與兩根所述集熱管相鄰的兩個接頭連接。
9.根據權利要求1-8任一項所述的陣列式集熱裝置的控制方法，其特徵在於，所述方法包括:通過所述驅動系統調節單行所述集熱器的朝向，使各行所述集熱器朝向一致； 通過所述驅動系統帶動所述陣列式集熱裝置跟蹤太陽轉動。
10.根據權利要求9所述的陣列式集熱裝置的控制方法，其特徵在於，還包括: 調節面型調整機構，使所述集熱器的面型符合設計要求。
【文檔編號】F24J2/40GK104236125SQ201310248218
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月20日 優先權日:2013年6月20日
【發明者】林超, 熊勇剛, 楊青林, 劉培先, 劉元元, 張修田 申請人:山東億家能太陽能有限公司