一种太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统技术方案

本实用新型专利技术公布了一种太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统，包括至少有一个设置在一个圆柱区域的太阳能利用设备、一个太阳能透镜、一个跟踪系统，太阳能利用设备设置在至少一个透镜的下面的焦线区域，每个透镜上设置有一个转轴，透镜在跟踪系统的驱动下可以沿着转轴运动，使得至少一个或多个透镜共同聚焦于一个焦线区域，太阳能利用设备设置在焦线区域内并保持不动。采用焦点成为直线的各种太阳能透镜，在进行跟踪太阳的过程中，保持其焦距始终处于直线区域，取代传统的槽式太阳能热发电中以太阳能光学镜的底线为轴的运动，保证焦线在太阳能跟踪过程中始终保持不动即与地面相对静止。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能利用，特别是采用透镜实现太阳能跟踪焦点为直线的线性 跟踪以及组成阵列跟踪。
技术介绍
太阳能跟踪主要由槽式、塔式和蝶式三种，由于槽式系统为单向跟踪相对技术难 度比较低，同时由于太阳能选择涂层以及真空管技术在100-400度的温度区间具备产业化 生产能力，因而可以迅速的被批量生产，在国际上被最早的商业化应用的就是槽式系统。国际上的槽式系统的主要的跟踪方式采用将一个换热管设置在槽式系统的焦线 位置，在换热管内充入导热油，由电机驱动导热油流动从而实现热能的采集。在跟踪太阳能 的过程中导热油在管道内一起运动，在导热油管道与流出端采用波纹管的方式实现运动的 管道与不运动的管之间的连接；由于波纹管需要耐高温、可靠性高等要求，因而成为关键器 件，同时该种连接无法保证保温性要求，因而系统的热损非常高。中国专利200710176966提供了一种组合的跟踪系统，可以用于槽式、塔式结合的 跟踪系统，其跟踪的方式采用将焦点不动而太阳能镜系统进行运动的方式，主要是采用在 地面上设置两个轨道进行跟踪，而槽式系统线聚焦系统，利用其线性轴与地球自传轴平行 放置，因而可以采用一个方向的转动实现跟踪，但是该方案采用在地面上的转动来实现槽 式跟踪，显然不能实现单向跟踪，因而专利技术者在方案中进一步设置了俯仰跟踪，这样的槽式 系统就不是单向跟踪，而成为双向的跟踪，因而专利技术者没有解决槽式单向跟踪时焦线不运 动的跟踪问题。近年，国际上又发展出了多反射镜的槽式系统，这种系统的特征在于变焦跟踪，其 焦线被设置在一个圆柱体的区域内，其运动器件为每一个反射镜的转轴运动，而且基本上 采用将平面镜进行平行设置，但该跟踪系统中主要反射跟踪技术，而且其主要采用玻璃平 面反射跟踪，其采用的光热转化器采用普通的多金属管系统，而且带有二次反射系统，因而 其成本高、系统复杂。但是此种跟踪仅限于应用于太阳能热发电的应用，特别是其换热器件 为金属管的换热管，这样限制了此种跟踪系统的应用领域和范围。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种太阳能线性透镜变焦跟踪系统及应用，采用透镜 以及热管等光热转化器件，实现太阳能的跟踪与利用；降低了成本，提高了效能。采用焦点 成为直线的各种太阳能透镜，在进行跟踪太阳的过程中，保持其焦距始终处于直线区域，同 时在太阳能跟踪的过程中，太阳能光学镜以直线焦线为轴进行运动，取代传统的槽式太阳 能热发电中以太阳能光学镜的底线为轴的运动，保证焦线在太阳能跟踪过程中始终保持不 动即与地面相对静止；将热管或者其他各种太阳能利用设备设置在焦线上，就可以实现太 阳能利用。本技术采用焦线不运动的结构设计，使得热管可以被应用于系统传热，同时由于焦线不动，可以在焦线上设置其他太阳能利用设备，如太阳能光伏发电设备、斯特林发 电机等重量比较大的设备，可以采用小的驱动力就可以实现对太阳能跟踪和驱动。本技术提供了其阵列结构，适合于小规模的系统，同时也适合于大规模的利 用太阳能，特别是太阳能的热发电、供暖、烹饪、制冷等；本技术的技术方法，不仅适用于光学镜和热管，还可以适用于光学镜和其他 技术方式的吸热、传热、换热；具体
技术实现思路
如下一种太阳能线性透镜变焦跟踪系统及应用，至少有一个设置在一个圆柱区域的太 阳能利用设备、一个太阳能透镜、一个跟踪系统，其特征是太阳能利用设备设置在至少一 个透镜的下面的焦线区域，每个透镜上设置有一个转轴，透镜在跟踪系统的驱动下可以沿 着转轴运动，使得至少一个或多个透镜共同聚焦于一个焦线区域，太阳能利用设备设置在 焦线区域内保持不动。所述跟踪系统包括用于支撑透镜并可以为透镜的运动提供轨道的透镜支架、用于 支撑整个系统的跟踪支架、与驱动装置连接使透镜运动的动力传输装置、以及为系统提供 动力驱动装置。为了减少太阳能聚焦设备的运动空间和距离，对于同一个太阳能利用设备，采用 多个不同的太阳能聚焦设备实现对太阳能的跟踪和聚焦；设置有多个弧或环形轨道(3)， 对于每一对弧或环形轨道上设置有一个太阳能聚焦装置，多对太阳能聚焦装置共同聚焦于 一个太阳能利用设备上，太阳能动力传输装置设置驱动不同的太阳能聚焦装置使其共同聚 焦与太阳能利用设备上。多个太阳能采集可以通过设置在动力传送设备中齿轮的不同数量 来实现采用一个动力驱动设备如电机实现对不同的太阳能聚焦设备的驱动，也可以采用其 他的技术方案实现对聚焦于一个太阳能利用设备上的太阳能跟踪，只要实现对太阳能的跟 踪并保持将多个太阳能聚焦设备的焦线聚集于同一个太阳能利用设备上，都是本技术 的范围。透镜支架为直线型或非直线型，非直线的透镜支架选择下列至少一种形状的器 件A、抛物线型；B、弧形；C、或圆形器件；D、多边形支架；E、复合抛物线型。透镜支架系统上设置有动力驱动装置使得透镜支架可以运动。太阳能线性聚焦光学镜⑵以太阳能线性聚焦的焦线为轴跟踪太阳转动时，使太 阳能利用设备(1)处于焦线的圆柱体内并始终保持不动。所述动力传输机构选择下列之一齿轮机构(10)、链条机构、涡轮蜗杆机构、铰链 机构。所述动力传输装置(10)设置在下列位置之一A、每个透镜的转轴上，通过轴提供动力驱动透镜转动；B、透镜直线或非直线的器件上，驱动其运动；C、透镜边框上，进而驱动太阳能透镜运动。透镜的焦线选择下列方式之一进行放置与地球自转轴平行、与地球自转轴平行 夹角最小、与地面平行、与水平面平行。任何透镜都可以用于本技术的太阳能镜先聚焦，但是透镜通常可以选择下列 一种A、线性复合抛物面透镜；B、线性菲涅尔透镜；C、线性凹、凸透镜；D、多镜系统，由多个透镜组成的抛物面、复合抛物面或多个菲涅尔透镜组成的多 镜系统，共同聚焦于一个焦线区域。由于线聚焦系统不动，可以将任何的太阳能利用设备设置在此区域内，甚至可以 将大重量的设备设置在焦线区域，在焦线与太阳能镜的焦距范围内，都可以设置太阳能利 用设备，根据温度与空间等要求，可以选择任何不大于焦距的范围设置太阳能利用设备，通 常太阳能利用设备可以选择自下列一种A、太阳能直接转化为电能的太阳能设备；包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜电池、 燃料电池等；B、将太阳能转化为热能的热管或者在热管外部设置有真空管系统并且与热管进 行密闭连接的热管真空管系统；热管上设置有太阳能选择涂层，可以将太阳能转换为热能， 特别是耐高温的太阳能选择涂层，同时在热管上还可以设置翅片来增加转换与换热效率。C、将太阳能转化为流体的热能流体换热器；或者在流体换热器外部设置有真空管 系统并且与流体换热器进行密闭连接的流体换热器真空管系统。如将导热油同入到一个金 属管中，金属管上设置有太阳能选择涂层，可以将太阳能转换为热能，特别是耐高温的太阳 能选择涂层，同时在热管上还可以设置翅片来增加转换与换热效率。D、太阳灶；可以直接的利用太阳灶实现太阳能中高温的利用。E、将太阳能转化为热能并且通过热能进行发电的设备，优选为斯特林发电机；F、太阳能干燥、裂解设备。任何被干燥的器件或被分离、裂解的物质。任何通过动力驱动系统(6)驱动动力传输机构，都可以用于本技术的太阳能 跟踪，通常的动力传输机构选择下列之一齿轮机构(10)、链条机构、蜗杆机构、铰链。 可以采用不需要消耗电能的无电驱动机构，也可以采用消耗电能的耗电驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统，至少有一个设置在一个圆柱区域的太阳能利用设备、一个太阳能透镜、一个跟踪系统，其特征是：太阳能利用设备设置在至少一个透镜的下面的焦线区域，每个透镜上设置有一个转轴，透镜在跟踪系统的驱动下可以沿着转轴运动，使得至少一个或多个透镜共同聚焦于一个焦线区域，太阳能利用设备设置在焦线区域内并保持不动。

【技术特征摘要】
一种太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统，至少有一个设置在一个圆柱区域的太阳能利用设备、一个太阳能透镜、一个跟踪系统，其特征是太阳能利用设备设置在至少一个透镜的下面的焦线区域，每个透镜上设置有一个转轴，透镜在跟踪系统的驱动下可以沿着转轴运动，使得至少一个或多个透镜共同聚焦于一个焦线区域，太阳能利用设备设置在焦线区域内并保持不动。2.根据权利要求1所述的太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统，其特征是所述跟踪系 统包括用于支撑透镜并可以为透镜的运动提供轨道的透镜支架、用于支撑整个系统的跟踪 支架、与驱动装置连接使透镜运动的动力传输装置、以及为系统提供动力驱动装置，所述动 力传输机构选择下列之一齿轮机构(10)、链条机构、涡轮蜗杆机构、铰链机构。3.根据权利要求2所述的太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统，其特征是所述的透镜 支架为直线型或非直线型，非直线的透镜支架选择下列至少一种形状的器件A、抛物线型；B、弧形；C、或圆形器件；D、多边形支架；E、复合抛物线型。4.根据权利要求2所述的太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统，其特征是透镜支架系 统上设置有动力驱动装置使得透镜支架可以运动。5.根据权利要求1或2或3所述的太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统，其特征是所 述动力传输装置(10)设置在下列位置之一A、每个透镜的转轴上，通过轴提供动力驱动透镜转动；B、透镜直线或非直线的器件上，驱动其运动；C、透镜边框上，进而驱动太阳能透镜运动。6.根据权利要求1或2或3所述的太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统，其特征是透 镜的焦线选择下列方式之一进行放置与地球自转轴平行、与地球自转轴平行夹角最小、与 地面平行、与水平面平行。7.根据权利要求1或2所述的太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统，其特征是透镜选 择自下列一种A、线性复合抛物面透镜；B、线性菲涅尔透镜；C、线性凹、凸透镜；D、多镜系统，由多个透镜组成的抛物面、复合抛物面或多个菲涅尔透镜组成的多镜系 统，共同聚焦于一个焦线区域。8.根据权利要求1或2所述的太阳能线性透镜变焦跟踪利用系统，其特征是太阳能 利用设备为至少下列一种A、太阳能直接转化为电能的太阳能设备；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建民，
申请(专利权)人：北京智慧剑科技发展有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]