曲面定日镜制造技术

本发明专利技术提供一种曲面定日镜和用于定日镜的反射器框架，其被动地调节反射器的表观矢状和/或正切焦距。这种调节通过反射器的被动弯曲的方式来提供，该被动弯曲是由以下一个或多个原因导致：定日镜的一个或多个部件的重力诱导的弯曲；定日镜的材料的不同热膨胀；和/或定日镜的两个或更多个部件之间的相对移动。定日镜的谨慎设计使得能够在一整天中优化电力传输分布和/或反射影像的形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种曲面定日镜和用于定日镜的反射器框架，其被动地调节反射器的表观矢状和/或正切焦距。这种调节通过反射器的被动弯曲的方式来提供，该被动弯曲是由以下一个或多个原因导致：定日镜的一个或多个部件的重力诱导的弯曲；定日镜的材料的不同热膨胀；和/或定日镜的两个或更多个部件之间的相对移动。定日镜的谨慎设计使得能够在一整天中优化电力传输分布和/或反射影像的形状。【专利说明】曲面定日镜
本专利技术涉及曲面定日镜(toroidal heliostat)。更具体地,本专利技术涉及被动调节焦距以降低散光效应(effects of astigmatism)的曲面定日镜。
技术介绍
定日镜是一种通常位于固定位置的装置，其包括反射表面，用于将太阳能朝预定的固定目标反射。定日镜(或者更准确地说，定日镜的阵列)最常用在太阳能聚集设施中。定日镜包括跟踪机构，其跟踪太阳的移动以将反射影像保持在目标上。为此，反射表面中心的法线必须大致将太阳、反射表面和目标之间形成的角平分。因此，太阳光在反射表面上的入射角随着一天和一年中的时间而变化。定日镜的反射表面可为平面，但更普遍的是凹面以将所反射的太阳光线聚集至焦点，该焦点通常位于或邻近目标 。例如，授予Blake的美国专利3，892，433号公开了一种系统，其包括球面镜阵列，将光线反射至热接收器，该热接收器产生过热蒸汽从而驱动蒸汽涡轮发电机。在聚光定日镜中，散光导致反射影像的尺寸在一天中一直变化，尺寸随入射角(相对于法线)增加而变大。较大的影响降低了能量密度，并且如果影像大于目标中的孔，还会导致能量浪费和效率降低。相反，如果影像小于该孔，那么空的多余面积增加了释放到大气中的热损失。Igel & Hughes (Igel, E.A., & Hughes, R.L.(1979) Optical analysis ofsolar facility heliostats.Solar Energy, 22，283-295)已证实散光效应可通过使用非成像光学器件(即非对称反射器)而在一天中长时间段内被降至最低。授予Moore的美国专利4，459，972号公开了一种凹面聚光反射器,其被形成为曲面的一部分，该曲面由在相互垂直平面内的两个不相等的曲率半径界定出。该曲面定日镜提供清晰的聚集影像，其能量分布和尺寸在整个运行日和运行年的变化小于球面镜。如果入射光线和反射光线之间的夹角形成的平面被保持得使其与镜面的交叉线在使用时基本固定，那么即降低了影像中的像差。曲面定日镜不同于球面定日镜表现在它们对于每个不同的轴(通常称为正切(tangential)和矢状(sagittal)方向或轴)具有不同的焦距。独立地优化这些焦距的能力(即，通过调节曲率半径来实现)对于使得曲面定日镜比球面定日镜更有效很关键。曲面定日镜形状接近理想抛物面形状，该理想抛物面形状是指其被构造后，目标被认为是与定日镜位置相交的大抛物面的焦点。曲面形状接近抛物面的曲率，正切轴与抛物面的焦轴对准，而矢状方向垂直于焦轴。Chen等人(Chen, Y.T., Chong, K.K., Bligh, Τ.P., Chen, L.C., Yunus,J., Kannan, K.S., …Tan, Κ.Κ.(2001).Non-1maging, focusing heliostat.Solar Energy, 71(3), 155-164)公开了一种曲面定日镜的变体，其中反射表面包括多个平面镜或方面(facet)，构成假曲面。每行和每列反射镜可被单独转动以实现可变化的聚焦，从而当与自旋提升跟踪方法或旋转提升跟踪方法结合时减轻影像像差(与现有技术更常用的地平经纬仪或赤道仪定日镜安装形成对照)。但是，Chen等人的定日镜不仅需要用于绕两个轴旋转定日镜框架的装置，而且需要用于调节安装至框架的每行和每列反射镜的角度的装置，显著增加了该定日镜的复杂性和成本。定日镜通常是太阳能聚集实施的最贵重部件。因此，期望提供一种定日镜，其具有改善的效率和/或降低的制造和维护成本，从而以较低成本产生电力。专利技术目的 因此，本专利技术的一个目的在于提供一种定日镜和/或用于定日镜的反射器框架，其克服了或至少减轻了现有技术的一个或多个缺陷，或者至少向公众提供一种有用的选择。本专利技术的进一步的目的将从以下描述中变得明显。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面宽泛地说可为一种用于将入射太阳光反射至接收器的定日镜，该定日镜包括: 曲面反射器，其具有在正交的矢状和正切方向的预定的静态曲率，并且被设置成在矢状和正切方向中的至少一个中弯曲； 反射器框架，所述曲面反射器被安装在其上，反射器框架被设置成被动允许或诱导所述弯曲；以及 可转动安装机构，所述反射器框架被安装在其上，该安装机构具有与所述接收器对准的第一转动轴和大致与第一轴正交并能绕第一轴转动的第二转动轴； 其中在使用时所述被动弯曲独立地改变反射器在矢状和/或正切方向上的曲率以优化对于太阳光在反射器上的不同入射角的表观(apparent)矢状和/或横向焦距。优选地，使用时的曲面反射器的弯曲是重力、热力和/或机械诱导的，并且取决于定日镜的至少一部分的对准和/或温度中的至少一个。优选地，所述表观矢状和/或正切焦距被优化以符合预定的优化标准。优选地，所述优化标准包括以下项目中的一个或多个:所需电力传输分布；和接收器孔的表观尺寸或形状。优选地，所述表观矢状和/或正切焦距通过选择定日镜的合适几何形状和/或材料来优化，以提供所需的动态弯曲。可转动安装装置优选包括转动转向驱动器和提升转向驱动器，前者被设置成安装在固定平台上被绕第一轴转动，后者被安装至转动转向驱动器并被设置成容纳反射器框架并绕第二轴转动。优选地，可转动安装装置进一步包括手动调节装置，用于手动将第一轴调节到期望的对准。手动调节装置优选包括一对环形楔，楔围绕栓体设置且能相对彼此转动，楔在它们相对表面上包括互锁环以防止彼此相对平移。作为选择，可转动安装装置包括转动转向驱动器，其被设置成安装在固定平台上并绕第一轴转动；以及缆绳致动的提升驱动器，其被安装至转动转向驱动器并被设置成绕第二轴倾斜反射器框架。提升驱动器优选被安装至提升驱动器支承结构体的远端，该结构体向反射器的前方伸出并在使用时对准接收器。可转动安装装置优选进一步包括动态平衡器，用于通过改变反射器倾斜时提升的变化来补偿缆绳致动的提升驱动器的缆绳长度变化。动态平衡器是可调节的，使得补偿缆绳长度变化的程度可被改变，并且缆绳的总长度导致在反射器倾斜时定日镜反射器的被动调节。优选地，定日镜进一步包括机械限位器，以限制或抑制反射器或反射器框架的高幅度弯曲，从而抑制对定日镜的损坏。优选地，机械限位器包括在反射器和安装机构之间的系链，允许被动弯曲所需的小的完全，但一直反射器的高幅度震动。优选地，机械限位器被设置成限制或一直高幅度弯曲和/或基于反射器的对准诱导进一步的弯曲。根据第二个方面，宽泛地说，本专利技术涉及用于支承定日镜的凹面曲面反射器的反射器框架，该反射器框架被设置成独立地允许或诱导曲面反射器在其正切和/或矢状方向上的被动弯曲，从而在使用时被动地改变反射器在所述方向的至少一个上的表观焦距。优选地，反射器框架包括: 至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历克斯·吉弗雷·黎曼，皮特·理查德·艾伦斯帕，
申请(专利权)人：太阳系统私人有限公司，
类型：
国别省市：