一種太陽能斯特林發電聚光裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種太陽能斯特林發電聚光裝置，屬于太陽能熱發電領域，所述的聚光裝置，包括玻璃菲涅爾面聚焦聚光透鏡、透鏡組合外框、透鏡跟蹤系統三個部分，玻璃聚光透鏡采用齒紋向內平面朝外的面聚焦菲涅爾透鏡設計，透鏡采用多個分解面組合體方式，而生產的玻璃透鏡是按照高倍面聚焦設計，采用線性菲涅爾透鏡的方法來生產，按尺寸分割后在鋼化時熱彎形成弧形基面，按設計要求組合成面聚焦透鏡，聚焦倍數根據斯特林發電機要求可調，透鏡按設計在外框組合下形成完整聚焦透鏡，配合透鏡精確跟蹤系統使得入射的太陽光高倍聚集于斯特林發電機受光面上。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及太陽能熱發電領域，具體是一種精確跟蹤的玻璃菲涅爾聚光透鏡裝置。
技術介紹
太陽能光熱發電技術為未來解決能源問題提供廣闊前景，目前主要有槽式、塔式、碟式三種光熱發電形式，大都采用拋物面反光方式聚光，其中槽式技術成熟已有推廣但造價高上升空間已經很小，塔式技術難度大但有上升空間。最有發展前途的是以美國為技術主導的碟式斯特林太陽能發電，其結構只有聚光裝置與斯特林發電機兩個部分，可以發出交流電直接使用或并網無需逆變器這一環節，斯特林發電機技術目前已經成熟，除了美國瑞典外我國西航等幾家已經能夠生產25千瓦斯特林發電機，成本下降很快，問題主要集中在聚光裝置，反射面采用高反射效率的平面鏡，但反射材料及工藝復雜，而且長時間在陽光下使用反射材料衰減大，反射效率不斷下降，超薄的反光面玻璃無法鋼化，經常清掃玻璃表面透光率下降甚至破損，拋物面要求有固定的精確面型，當組成大型拋物面組合體時，表面反射鏡貼面面型很難保證，調試難度非常大，大型拋物面跟蹤精度要求非?？量蹋斐芍圃祀y度大造價高產能低，制約了碟式斯特林發電的大規模發展。我們目前已經完成了大型線性菲涅爾聚焦透鏡的超白玻璃生產試制，并獲得成功，聚焦效率達到(75-85)%，奠定了玻璃聚光透鏡的使用基礎，但是斯特林發電要求1000倍以上的高倍聚光，焦點溫度要求750°C以上，大型組合體聚光透鏡是較為理想的聚焦辦法，透鏡面型要求低，容許有很大的容差仍不影響聚焦，透鏡如果采用壓鑄法生產，工藝難度巨大造價太高，而我們低價格高聚光效率的玻璃透鏡解決了透鏡問題，但是線聚焦聚光器只適合中低倍聚光使用，而高倍聚光卻并沒有解決玻璃菲涅爾透鏡問題，也沒有生產出一種既可以高倍聚光又可以低倍聚光使用的同一個透鏡，特別是大型超高倍玻璃聚光器更是業界的難題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有技術中大型太陽能斯特林發電聚光裝置的聚光透鏡問題，采用超白玻璃材質的菲涅爾透鏡，生產出組合體式大型玻璃高倍聚光器代替大型拋物面聚光器，特別是大面積單體超高倍聚光器可以實現低價格批量生產，利用二維精確跟蹤可以實現高倍聚光斯特林發電機的任意組合。所述的一種太陽能斯特林發電聚光裝置，包括玻璃菲涅爾面聚焦組合聚光透鏡、透鏡組合外框、透鏡跟蹤系統三個部分，玻璃聚光透鏡采用齒紋向內平面朝外的面聚焦菲涅爾透鏡設計，透鏡采用多個分解面組合體方式，而生產的玻璃透鏡是按照高倍面聚焦設計，采用線性菲涅爾透鏡的方法來生產，按尺寸分割后在鋼化時熱彎形成弧形基面，按設計要求組合成面聚焦透鏡，聚焦倍數根據斯特林發電機要求可調，透鏡按設計在外框組合下形成完整聚焦透鏡，配合透鏡精確跟蹤系統使得入射的太陽光高倍聚集于斯特林發電機受光面上。所述的一種太陽能斯特林發電聚光裝置，其特征是按高倍面聚焦的菲涅爾透鏡齒紋設計，其中分解面可以是多邊形多層次分解面，數個透鏡分解面經透鏡外框組合后形成完整的聚焦透鏡，這里的面聚焦可以是平面、圓錐體面、球冠面等任意弧形基面的面聚焦形式。所述的一種太陽能斯特林發電聚光裝置，其特征是外框采用傘形放射狀排列，整個組合體聚光透鏡采用整體網架分子結構形式，從透鏡到焦斑，形成倒放的碟形，底部只預留一個斯特林發電機安裝位，從聚焦焦點到整個透鏡形成一個整體透鏡裝置，裝置大小可以根據需要任意可調。所述的一種太陽能斯特林發電聚光裝置，其特征是高倍聚焦的大型組合體透鏡裝置，采用落地圓盤軌道式二維雙向跟蹤系統，每套跟蹤系統可以是一套斯特林發電單元組合體，也可以是多套斯特林發電單元組合體。采用上述方案，本專利技術主要有以下幾個創新點。(I)本專利技術中先采用高倍面聚焦菲涅爾透鏡的設計方法，設計出菲涅爾透鏡的齒形，完成線性菲涅爾透鏡等深度雙對稱理論的計算方法，采用誤差補正法計算出模具適用雕刻數據，模具雕刻精度提高到4微米，確保透鏡生產的精確度，由線性菲涅爾透鏡玻璃經過分割后，在熱彎鋼化爐內進行后處理，按照設計要求，把每塊玻璃熱彎成適合的面型，鋼化好的玻璃在傘形放射狀支架里組合成一個完整的高倍聚焦的玻璃聚光透鏡。(2)本專利技術中聚光透鏡是由線性菲涅爾透鏡的直線形齒紋經過熱彎后形成弧形齒紋，多個弧形齒紋形成圓環形透鏡齒紋，而且面型由直線平板型變成有弧度和曲面度的表面，經過多邊形切割式的塊狀組合可以形成球冠狀的菲涅爾聚焦透鏡，對于球冠面型的要求容許有一定的形變容差，很容易實現1000倍以上超高倍聚光，因為球冠面積大于平面基面的菲涅爾透鏡，增大了受光面積，而且會聚齒形角度小于平面透鏡，聚光效率更高，玻璃透鏡很容易大規模批量生產，造價低廉，與斯特林發電機配合可以實現比目前國外同類產品低幾倍的價格并網發電，為超大型超高倍斯特林聚光發電帶來巨大競爭優勢。(3)本專利技術中整個組合體聚光透鏡采用整體網架分子結構形式，從透鏡到焦斑，形成倒放的碟形，分子結構用料最少整體鋼架結構牢固可靠，底部只預留一個斯特林發電機安裝位即可，可以采用全密封式裝置，有利于維護和清掃，且清掃面只有光面基面不容易落灰塵而易于打掃，與整體碟形聚光器配合的跟蹤器為落地圓盤軌道式二維跟蹤系統，重心低穩定性好，雙向跟蹤有利于輕松解決高精度跟蹤要求而成本不變，一個跟蹤系統設有幾個單體組合體可以實現跟蹤系統的高利用率高性價比。附圖說明圖I為本專利技術大型高倍聚光透鏡單體外形結構示意圖。圖2為本專利技術大型聚光透鏡組合前的線性菲涅爾聚光透鏡分割及熱彎鋼化后的曲面結構示意圖。圖3為本專利技術大型斯特林聚光裝置及其跟蹤系統結構示意圖。圖I中，I為玻璃聚光透鏡組合體，2為分解塊狀弧形面玻璃透鏡，3為分子結構碟形支撐框架，4為大型玻璃透鏡高倍聚焦焦點.。圖2中，，2-1為玻璃線性菲涅爾聚光透鏡分割后的部分，2-2為分割好的線性菲涅爾聚光透鏡玻璃經過熱彎鋼化形成的弧形面玻璃透鏡，2-3為玻璃透鏡直的線性齒紋紋路，2-4為熱彎鋼化后形成的弧形菲涅爾透鏡齒紋紋路。圖3中，5為落地圓盤軌道式二維跟蹤系統，5-1為圓盤鋼軌軌道，5-2為中柱底部轉盤，5-3為跟蹤裝置中間重心立柱，5-4為跟蹤器維度跟蹤推桿，5-5為沿圓形軌道旋轉推動輪。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作詳細說明。圖I為本專利技術大型高倍聚光透鏡單體外形結構示意圖，圖中I為大型高倍聚光單體組合體玻璃菲涅爾聚光透鏡，2為分解塊狀弧形面玻璃透鏡，該透鏡有多邊形按規則切割的多塊玻璃，經過熱彎鋼化處理后，形成弧形基面，再拼裝成整個透鏡，3為分子結構碟形支撐框架，框架結構適合各塊不同位置的鋼化透鏡玻璃封裝使用，同時也作為透鏡下部分焦斑到透鏡的圓錐體支撐架，4為大型玻璃透鏡高倍聚焦焦點.，整個透鏡處于一個密封的完整的整體，當跟蹤太陽光時焦斑始終在椎體底部固定不變。圖2為本專利技術大型聚光透鏡組合前的線性菲涅爾聚光透鏡分割及熱彎鋼化后的曲面結構示意圖，圖中，2-1為玻璃線性菲涅爾聚光透鏡分割后的部分，2-2為分割好的線性菲涅爾聚光透鏡玻璃經過熱彎鋼化形成的弧形面玻璃透鏡，2-3為玻璃透鏡直的線性齒紋紋路，2-4為熱彎鋼化后形成的弧形菲涅爾透鏡齒紋紋路，線性菲涅爾透鏡玻璃按照設計尺寸切割好后，在熱彎鋼化爐內，按照弧形模具的底面形狀熱彎，在橫向和縱向彎曲后進行鋼化固定形狀，此時線性透鏡已經改變為弧形透鏡齒紋紋路，因為是大型透鏡整體表面大，多塊拼接后基本形成弧形透鏡，在容差允許范圍本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能斯特林發電聚光裝置，包括玻璃菲涅爾面聚焦聚光透鏡、透鏡組合外框、透鏡跟蹤系統三個部分，玻璃聚光透鏡采用齒紋向內平面朝外的面聚焦菲涅爾透鏡設計，透鏡采用多個分解面組合體方式，而生產的玻璃透鏡是按照高倍面聚焦設計，采用線性菲涅爾透鏡的方法來生產，按尺寸分割后在鋼化時熱彎形成弧形基面，按設計要求組合成面聚焦透鏡，聚焦倍數根據斯特林發電機要求可調，透鏡按設計在外框組合下形成完整聚焦透鏡，配合透鏡精確跟蹤系統使得入射的太陽光高倍聚集于斯特林發電機受光面上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王英，
申請(專利權)人：王英，
類型：發明
國別省市：