[发明专利]槽式收集器模块之间的扭矩传递装置

说明书

背景技术

槽式太阳能收集器是一项在聚光式太阳能发电(CSP)厂中使用的众所周知的收集器技术。如图1中所示，这种电厂通常利用一种太阳追踪聚焦式反射器的大型阵列，这种太阳追踪聚焦式反射器将进入的太阳辐射集中在包含有工作流体的管状导管上。所集中的辐射加热例如油或其它流体的工作流体。加热后的流体被管子输送至中央位置，在该中央位置，可将其积聚的热能用在传统的热机中，例如以产生驱动涡轮机产生电力的蒸汽。在其它应用中，可将加热后的流体直接用于例如将加热后的流体用于加热家用水或商业用水的地方。在已经利用其热能之后，流体可经该收集器阵列再循环以被再次加热。

收集器阵列可非常大，覆盖几平方公里并且包括数千个诸如图1的简化视图中所示的模块101之类的收集器模块。图1中示出了几个模块，这些模块中的每个具有相似的结构。可将收集器所在的区域或阵列划分成平行的回路，从而在将工作流体用管子输送至中央位置之前，使工作流体无需循环通过整个收集器区域，而是例如可在每个加热循环期间流经由多个成打的模块构成的单排模块。许多种布置的回路是可行的。每个模块通常包括抛物面反射器102，该抛物面反射器102在该反射器(背向太阳)的背面上被框架或桁架系统103支持。框架为模块增加刚度。模块通常被支承在位于模块间的支架104上。

收集器模块通常被组成成排连接的均由若干个模块构成的可旋转的太阳能收集器组件(SCAs)。即，SCA通常包括若干个收集器模块，这些收集器模块通过以线性布置的支架支承，使每个SCA均能够围绕纵向轴线旋转。为了达到最佳收集效率，SCA中的所有模块均优选地一致地旋转以在白天追踪太阳。每个SCA均可被SCA的中央附近的、SCA的端部处的、或SCA内的其它位置处的驱动机构(未示出)移动。SCA中的收集器模块利用中央扭力元件(轴)彼此联接，以联接相邻的模块。在从一个模块到下一模块的扭矩传递中所涉及的部件有时被称之为“扭矩传递组件”。图2从其背面示出了一个模块101的扭矩传递组件200的部分的示例。扭矩传递组件200的轴201通常位于框架103的横截面的内部、在模块的质心附近。轴通常由大直径的、厚壁管或管材制成，并且可具有用于与支承该模块的轴承一起使用的机加工的外表面。附接于轴201的是厚板或桁架结构202，该结构202将力从一个模块的大型框架带到轴201的相对小的横截面内，该轴201通过轴201的基本上纯粹的扭转来传递扭矩。该扭矩经由下一个模块(图2中未示出)的对应的板从轴201分配至下一个模块的框架或桁架202。

来自至少两个不同源的扭矩经由扭矩传递组件200在模块间进行传递。首先，位于SCA的中央附近的驱动机构将扭矩直接作用至邻近该驱动机构的那些模块。对于SCA中的其余模块，扭矩从一个模块联接至下一模块，从而使SCA中的整个模块组一致地旋转。其次，模块阵列也要承受风力载荷，该风力载荷可将非常大的力和扭矩作用在该阵列上。每个模块上的风力载荷被传递至相邻的模块。由此引起的扭矩可在SCA的端部模块处最小，但会通过SCA排中的模块积聚，直到该驱动机构可抵抗多个模块的积聚的扭转风力载荷。这些扭矩可大到几十万牛顿米。为了维持该阵列朝向太阳的适当对准，驱动机构必须能够抵抗和克服由风力载荷产生的扭矩，并且SCA必须足够刚硬，以致没有模块相对于最佳对准偏转过多，偏转过多将使得它们的能量收集性能显著降低。尽管扭矩在驱动机构附近最大，并且邻近于驱动机构的模块必须抵抗最大的扭矩，但是该偏转可从驱动机构向外积聚，并且可以在SCA的离驱动机构最远的端部处最大。为了获得足够大的刚度，中央轴201必须非常大。扭矩传递组件200会需要大量的材料，并且可以占据每个模块的结构成本的20％或更多。

同样，两个诸如SCA的模块之类的光学精密装置的联接要求组件应该被制成具有对于适当的能量收集的相对于高的精确度。通常需要附加的调准程序作为安装过程的一部分，以减少模块间的旋转未对准率。