[发明专利]三点支撑式定日镜支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及塔式太阳能热发电系统，具体地说是一种可大大增加聚光精度、降低系统质量并易于安装和调试的三点支撑式定日镜支撑装置。 

背景技术

定日镜是太阳能热利用系统中的聚光装置，它将太阳光反射后聚集到某一固定目标处。定日镜包括反射镜面、反射镜面支撑结构、传动系统和跟踪控制系统。合理的系统结构可增加系统刚度和强度，减小反射镜面变形，提高聚光效率，同时可大大减小控制系统难度，提高跟踪精度，并合理控制系统成本。在现有的定日镜技术中，定日镜支撑系统多采用单立柱形式，即反射镜面及其支撑结构仅由单根立柱支撑。这种结构的缺点是其仅能支撑较小的反射镜面，否则系统变形量很大，聚光精度变差。采用增加系统刚度可解决聚光精度问题，但一般来说定日镜耗钢量增加，进而导致成本增加。另外，由于需要对太阳进行二维跟踪，因此这种定日镜结构控制系统复杂，不易实现。 

在塔式太阳能发电站中需要上百套甚至上千套定日镜，其成本约占整个发电系统的50%。因此如何在保证聚光精度的前提下，降低系统重量是塔式太阳能热发电技术的关键技术。另外，由于定日镜位置不同，每套定日镜的方位角也不同，因此每套控制系统需要单独调试，因此降低控制系统难度，就可很大程度上降低技术人员劳动强度，并缩短定日镜安装调试周期。因此急需合理设计定日镜系统结构。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种可大大增加聚光精度、降低系统质量并易于安装和调试的三点支撑式定日镜支撑装置。 

本发明的目的是通过以下技术方案解决的： 

一种三点支撑式定日镜支撑装置，其特征在于所述的支撑装置包括呈三角形布置的第一立柱、第二立柱和第三立柱，所述的第一立柱和第二立柱的顶端分别设有与其活动相连的第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆，第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的顶端与其上侧的镜面支撑载体活动相连，所述第三立柱的顶端直接与镜面支撑载体活动相连，镜面支撑载体上设有反射镜面。

所述镜面支撑载体的背部设有呈三角形布置的球面副，所述的镜面支撑载体分别通过球面副与第三立柱、第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的顶端活动相连。 

所述第一立柱的顶端通过转动副与第一滚珠丝杆的下端铰接相连的同时第二立柱的顶端通过万向副与第二滚珠丝杆的下端铰接相连。 

所述第一立柱的顶端通过万向副与第一滚珠丝杆的下端铰接相连的同时第二立柱的顶端通过转动副与第二滚珠丝杆的下端铰接相连。 

所述的球面副呈等边三角形布置在镜面支撑载体的背部。 

所述的第一立柱、第二立柱和第三立柱呈等边三角形设置。 

所述的第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的长度由以下方程确定： 

  

    式中，A、B、C分别代表三个球面副在镜面支撑载体上的安装位置，D和E分别为转动副或万向副在第一立柱和第二立柱上的安装位置，为三个球面副构成等边三角形时的边长，和分别为第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的长度，、                                                  和   分别为入射光线向量、法向量和反射光线向量，入射光线向量   由太阳方位角和高度角确定，法向量   和入射点O的坐标由A、B、C三点的坐标确定，反射光线向量   由入射点O和集热塔的位置确定。

本发明相比现有技术有如下优点： 

本发明通过采用3根立柱支撑反射镜面及其镜面支撑载体，并采用滚珠丝杆和球面副、转动幅和万向副构成自由度个数为2的支撑运动系统实现对太阳的二维跟踪；上述结构可大大增加聚光精度，降低系统的重量和控制的难度，具有结构简单、成本低、安装调试方便和易于控制的特点，适宜推广使用。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图之一； 

附图2为本发明的结构示意图之二；

附图3为本发明的球面副、转动副和万向副的位置结构图；

附图4为本发明的第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的长度计算示意图。

其中：1—第一立柱；2—第二立柱；3—第三立柱；4—第一滚珠丝杆；5—第二滚珠丝杆；6—镜面支撑载体；7—反射镜面；8—球面副；9—转动副；10—万向副。 

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。