一種預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于太陽能利用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架，包括中心環(huán)（1），桁架單元（2），第一托架單元（3），第二托架單元（4）和穩(wěn)定拉桿（5），其中，中心環(huán)（1）包括上圓環(huán)蓋板（6），下圓環(huán)蓋板（7），多個(gè)H型鋼立柱(8)和多塊圓弧肋板（9）；桁架單元（2）包括上弦桿（15），下弦桿（16），腹桿17，斜桿（18）和桁架端板（11）；第一托架單元（3）采用D型鋼管的徑向桿（30）和環(huán)向桿（31）；第二托架單元（4）包括矩形鋼管（33）和焊接在矩形鋼管（33）兩端的D型封板（32）；由內(nèi)到外設(shè)置有兩圈穩(wěn)定拉桿。本發(fā)明提供的支架體系在工廠完成單元制作，現(xiàn)場采用螺栓連接拼裝成型，將精密加工任務(wù)在工程完成，不僅能夠加快施工速度，降低建造成本，還能提高施工質(zhì)量。
【專利說明】一種預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能利用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種太陽能聚光鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展與環(huán)境污染日益加劇、能源需求日益劇增與化石能源日益枯竭是影響人類可持續(xù)發(fā)展的兩大主要矛盾，尋找清潔可再生能源是解決上述兩大矛盾的關(guān)鍵。太陽能作為一種綠色、環(huán)保及可再生能源，已逐漸被人們所使用。
[0003]熱動力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電都是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，均為太陽能利用的高新技術(shù)，構(gòu)成太陽能利用工程學(xué)中的兩大技術(shù)支柱。太陽能光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體材料光伏效應(yīng)直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式，目前已經(jīng)開發(fā)出硅、砷化鎵等多種半導(dǎo)體光電池。太陽能熱動力發(fā)電是將太陽能聚集起來產(chǎn)生高溫?zé)崮?，然后加熱工作介質(zhì)(水或熔鹽)來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，與光伏發(fā)電相比，太陽能熱動力發(fā)電具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要有三類:槽式太陽能熱動力發(fā)電、塔式太陽能熱動力發(fā)電和碟式太陽能熱動力發(fā)電。碟式太陽能熱發(fā)電的基本原理是利用旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡將入射陽光聚集在太陽能接收器上以收集較高溫度的熱能加熱工質(zhì)，驅(qū)動發(fā)電機(jī)組發(fā)電，或在焦點(diǎn)處直接放置太陽能斯特林發(fā)電裝置發(fā)電。碟式太陽能熱發(fā)電技術(shù)比槽式和塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)較晚，但發(fā)展較快。碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的年平均效率是最高的，但是目前其僅處于原理機(jī)和示范樣機(jī)的研究階段，尚有大量的工作亟待開展。
[0005]目前碟式太陽能熱發(fā)電技術(shù)尚處于發(fā)展初期，拋物面的聚光面積一般較小，因此一般在工程一次加工成型，現(xiàn)場直接安裝使用。近年來雖然出現(xiàn)了直徑10米以上的碟式太陽能聚光鏡，但是由于尚處于樣品試機(jī)階段，因此鋼結(jié)構(gòu)支架一般在現(xiàn)場通過拼裝單個(gè)構(gòu)件來完成。隨著碟式太陽熱發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，將會建造一批太陽能熱發(fā)電場，此時(shí)所需要的鋼結(jié)構(gòu)支架將數(shù)以萬計(jì)，此時(shí)如果還使用現(xiàn)場單件拼裝的話，將會顯著增加電場施工周期和建造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架，包括中心環(huán)(1)，桁架單元(2)，第一托架單元(3)，第二托架單元(4)和穩(wěn)定拉桿(5)，其中，
[0008]所述的中心環(huán)(I)包括上圓環(huán)蓋板(6)，下圓環(huán)蓋板(7)，多個(gè)H型鋼立柱⑶和多塊圓弧肋板(9);每根H型鋼立柱的上端和下端分別焊接在上圓環(huán)蓋板(6)和下圓環(huán)蓋板
(7)的外周上，并均勻分布，每根H型鋼立柱外翼緣的上端和下端各通過螺栓連接一塊桁架端板(11)，用以連接桁架單元(2);在上圓環(huán)蓋板(6)的下方和下圓環(huán)蓋板(7)的上方各焊接一圈圓弧肋板(9)，每塊圓弧肋板(9)的兩端焊接在相鄰的H型鋼立柱腹板中間；[0009]所述的桁架單元(2)包括上弦桿(15)，下弦桿(16)，腹桿17，斜桿(18)和桁架端板(11)，其中，上弦桿(15)，下弦桿(16)及腹桿17、斜桿(18)都采用矩形鋼管，相互之間通過焊接；在上弦桿(15)和下弦桿(16)的遠(yuǎn)中心環(huán)端部各焊接一塊矩形封板22 ;在上弦桿上分布的節(jié)點(diǎn)，用以與第一托架單元(3)和第二托架單元(4)螺栓連接，近中心環(huán)節(jié)點(diǎn)為T型節(jié)點(diǎn)一(19 )，遠(yuǎn)中心環(huán)節(jié)點(diǎn)為T型節(jié)點(diǎn)二( 21 )，中間節(jié)點(diǎn)為H型節(jié)點(diǎn)(20)；每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括均包括環(huán)向板(24)和徑向板(25)，環(huán)向板跟徑向板與上弦桿(15)焊接；每個(gè)節(jié)點(diǎn)的塊環(huán)向板
(24)通過螺栓與第二托架單元(4)連接，每塊徑向板上通過螺栓第一托架單元(3);在上弦桿(15)和下弦桿(16)的近中心環(huán)端均焊接有桁架端板(11)，用以與H型鋼立柱(8)螺栓連接；所述的桁架端板(11)包括矩形鋼板(27)和三角形肋板(28)，其中，三角形肋板有4塊，分別跟上弦桿(15)和下弦桿(16)的四面及矩形鋼板(27)焊接，在矩形鋼板(27)的四角分布有4個(gè)螺栓，用以將桁架單元(2)固定連接到H型鋼立柱和圓弧肋板(9)上；在下弦桿(16)兩側(cè)的中間及遠(yuǎn)中心環(huán)端部各焊接一塊拉桿耳板(23)，上有螺栓，用以跟穩(wěn)定拉桿
(5)連接；
[0010]所述的第一托架單元(3)采用D型鋼管的徑向桿(30)和環(huán)向桿(31 )，徑向桿(30)與環(huán)向桿(31)中部相貫焊接，在每根環(huán)向桿(31)端部焊接一 D型封板(32)，其上有螺栓，用以跟桁架單元(2)節(jié)點(diǎn)的徑向板(25)螺栓連接；
[0011]所述的第二托架單元(4)包括矩形鋼管(33)和焊接在矩形鋼管(33)兩端的D型封板(32)，D型封板(32)上有螺栓，用以跟桁架單元(2)節(jié)點(diǎn)上的環(huán)向板(24)螺栓連接；
[0012]由內(nèi)到外設(shè)置有兩圈穩(wěn)定拉桿，內(nèi)圈穩(wěn)定拉桿連接在各個(gè)相鄰的下弦桿(16)近中心環(huán)端部之間，外圈穩(wěn)定拉桿連接在各個(gè)相鄰的下弦桿(16)遠(yuǎn)中心環(huán)端部之間。
[0013]所述的預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架，其特征在于，每根穩(wěn)定拉桿(5)包括矩形鋼管(34)和焊接在矩形鋼管(34)兩端的矩形封板(35)，在矩形封板(35)上焊接有拉桿耳板(23)，其上有螺栓，用以跟桁架單元(2)的相應(yīng)位置上的下弦桿(16)上的拉桿耳板
(23)連接。
[0014]所述的預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架，在下圓環(huán)蓋板(7)的三分點(diǎn)處還應(yīng)當(dāng)各焊接一個(gè)耳板支座(10)，用以使其與下部的其他結(jié)構(gòu)通過螺栓固定。
[0015]本發(fā)明提供的支架體系在工廠完成單元制作，現(xiàn)場采用螺栓連接拼裝成型，將精密加工任務(wù)在工程完成，不僅能夠加快施工速度，降低建造成本，還能提高施工質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明總體軸測圖；
[0017]圖2為中心環(huán)總體軸測圖；
[0018]圖3為中心環(huán)俯視圖；
[0019]圖4為中心環(huán)仰視圖；
[0020]圖5為圓弧肋板焊接不意圖；
[0021]圖6為圓弧肋板示意圖；
[0022]圖7為耳板支座焊接示意圖；
[0023]圖8為祐1架單元示意圖；
[0024]圖9為矩形封板示意圖；[0025]圖10為T型節(jié)點(diǎn)一示意圖；
[0026]圖11為T型節(jié)點(diǎn)二示意圖；
[0027]圖12為H型節(jié)點(diǎn)示意圖；
[0028]圖13為桁架端板示意圖；
[0029]圖14為拉桿耳板示意圖；
[0030]圖15為托架單元一示意圖；
[0031]圖16為D型封板示意圖；
[0032]圖17為托架單元二示意圖；
[0033]圖18為穩(wěn)定拉桿示意圖；
[0034]圖19為中心環(huán)與桁架單元連接示意圖；
[0035]圖20為托架單元一、托架單元二與祐1架單元連接示意圖；
[0036]圖21為托架單元一、托架單元二與T型節(jié)點(diǎn)一連接示意圖；
[0037]圖22為托架單元一、托架單元二與T型節(jié)點(diǎn)二連接示意圖；
[0038]圖23為托架單元一、托架單元二與H型節(jié)點(diǎn)連接示意圖；
[0039]圖24為穩(wěn)點(diǎn)拉桿連接示意圖。
[0040]圖中，1:中心環(huán)，2:桁架單元，3:托架單元一，4:托架單元二，5:穩(wěn)定拉桿，6:上圓環(huán)蓋板，7:下圓環(huán)蓋板，8:H型鋼立柱，9:圓弧肋板，10耳板支座，11:桁架端板，12:耳板，13:三角形肋板，14:螺栓，15:上弦桿，16:下弦桿，17:腹桿，18:斜桿，19:T型節(jié)點(diǎn)一，20:Η型節(jié)點(diǎn)，21:Τ型節(jié)點(diǎn)二，22:矩形封板，23:拉桿耳板，24:環(huán)向板，25:徑向板，26:螺栓，27:矩形鋼板，28:三角形肋板，29:螺栓，30:徑向桿，31:環(huán)向桿，32:D型封板，33:矩形鋼管，34:矩形鋼管，35:矩形封板
【具體實(shí)施方式】
[0041]如圖1所示，預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架包括中心環(huán)1，桁架單元2，托架單元一 3，托架單元二 4，穩(wěn)定拉桿5。其中，桁架單元有12個(gè)，托架單元一有12個(gè)，托架單元二有96個(gè)，穩(wěn)定拉桿有24個(gè)。各組成部分之間通過螺栓連接，以達(dá)到完全裝配化。
[0042]如圖2?圖4所示，中心環(huán)I包括上圓環(huán)蓋板6，下圓環(huán)蓋板7，H型鋼立柱8，圓弧肋板9，耳板支座10。其中H型鋼立柱有12根，圓弧肋板有24塊，耳板支座有3個(gè)。12根H型鋼立柱在上下圓環(huán)蓋板的12分點(diǎn)上與之焊接，每根H型鋼立柱外翼緣上下兩端各螺栓連接一塊桁架端板11，用以連接桁架單元2。每塊圓弧肋板9跟相鄰的H型鋼立柱腹板中間焊接，并與蓋板焊接，以達(dá)到抗剪的目的，如圖5所示。下圓環(huán)蓋板7的三分點(diǎn)處各焊接一個(gè)耳板支座10，用以與下部結(jié)構(gòu)通過螺栓固定。如圖7所示，耳板支座10包括兩塊耳板12，兩塊三角形肋板13，螺栓14。
[0043]如圖8所示，桁架單元2包括上弦桿15，下弦桿16，腹桿17，斜桿18，T型節(jié)點(diǎn)一19，H型節(jié)點(diǎn)20，T型節(jié)點(diǎn)二 21，桁架端板11。其中，腹桿17有4根。斜桿18有4根，長度根據(jù)幾何形狀確定。上下弦桿及腹桿、斜桿都采用矩形鋼管，之間通過焊接連接。上下弦桿在遠(yuǎn)中心環(huán)端部各焊接一塊矩形封板22，如圖9所示。上弦桿上有5個(gè)節(jié)點(diǎn)，用以與托架單元一、托架單元二螺栓連接，近中心環(huán)節(jié)點(diǎn)為T型節(jié)點(diǎn)一 19，遠(yuǎn)中心環(huán)節(jié)點(diǎn)為T型節(jié)點(diǎn)二21，中間3個(gè)節(jié)點(diǎn)為H型節(jié)點(diǎn)20。如圖10?圖12所示，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括環(huán)向板24，徑向板25，螺栓26，環(huán)向板跟徑向板與上弦桿15焊接。T型節(jié)點(diǎn)一 19、T型節(jié)點(diǎn)二 21包括一塊環(huán)向板24，一塊徑向板25，3個(gè)螺栓26，區(qū)別是方向不同。H型節(jié)點(diǎn)20包括兩塊環(huán)向板24，一塊徑向板25，5個(gè)螺栓26。每塊環(huán)向板24上有兩個(gè)螺栓26，用以與托架單元二 4連接，每塊徑向板上有I個(gè)螺栓26，用以與托架單元一 3連接。上下弦桿的近中心環(huán)端各焊接一塊桁架端板11，用以與H型鋼立柱8螺栓連接。如圖13所示，桁架端板11包括矩形鋼板27，三角形肋板28，螺栓29，其中，三角形肋板有4塊，分別跟上下弦桿的四面及矩形鋼板27焊接，螺栓29有4個(gè)，分布于矩形鋼板27的四角。如圖14所示，下弦桿16兩側(cè)在中間跟遠(yuǎn)中心環(huán)各焊接一塊拉桿耳板23，上有螺栓，用以跟穩(wěn)定拉桿5連接。
[0044]如圖15所示，托架單元一 3包括徑向桿30，環(huán)向桿31。其中，徑向桿有4根，環(huán)向桿有5根。徑向桿跟環(huán)向桿都采用D型鋼管，以減少桿件彎曲時(shí)的集中應(yīng)力。環(huán)向桿31根據(jù)幾何尺寸確定弧度及弧長。徑向桿30與環(huán)向桿31中部相貫焊接。如圖16所示，在每根環(huán)向桿31端部焊接一 D型封板32，其上有螺栓，用以跟桁架單元2節(jié)點(diǎn)的徑向板25螺栓連接。
[0045]如圖17所示，托架單元二 4包括矩形鋼管33，D型封板32。矩形鋼管33兩端各焊接一塊D型封板32，D型封板32上有螺栓，用以跟桁架單元2節(jié)點(diǎn)上的環(huán)向板24螺栓連接。
[0046]如圖18所示，穩(wěn)定拉桿5包括矩形鋼管34，矩形封板35，拉桿耳板23。矩形鋼管34兩端各焊接一塊矩形封板35，矩形封板35上焊接一塊拉桿耳板23，其上有螺栓，用以跟桁架單元2下弦桿16上的拉桿耳板23連接。穩(wěn)定拉桿5根據(jù)桁架單元2下弦桿16之間的距離有兩種尺寸，即一種是下弦桿16之間中心處的拉桿耳板23之間的連接，以及下弦桿16之間遠(yuǎn)中心環(huán)拉桿耳板23之間的連接。
[0047]結(jié)構(gòu)組裝時(shí)，首先將12個(gè)桁架單元2通過桁架端板11螺栓連接到中心環(huán)I的12根H型鋼立柱8的上下兩端，如圖19所示。其次是桁架單元2與托架單元一 3的連接，托架單元一 3的5根環(huán)向桿31通過D型封板32與桁架單元2上對應(yīng)的5個(gè)節(jié)點(diǎn)的徑向板25螺栓連接。再次，桁架單元2上每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間螺栓連接兩根托架單元二 3，即托架單元二 3通過D型封板32與桁架單元2上對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的環(huán)向板24用螺栓連接，如圖20?23所示。最后是穩(wěn)定拉桿5的連接，穩(wěn)定拉桿5通過拉桿耳板23與桁架單元2下弦桿16的拉桿耳板23螺栓連接，如圖24所示，本結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外有兩圈共24根穩(wěn)定拉桿，可以提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架，包括中心環(huán)(1)，桁架單元(2)，第一托架單元(3)，第二托架單元(4)和穩(wěn)定拉桿(5)，其中， 所述的中心環(huán)(I)包括上圓環(huán)蓋板(6)，下圓環(huán)蓋板(7)，多個(gè)H型鋼立柱(8)和多塊圓弧肋板(9);每根H型鋼立柱的上端和下端分別焊接在上圓環(huán)蓋板(6)和下圓環(huán)蓋板(7)的外周上，并均勻分布，每根H型鋼立柱外翼緣的上端和下端各通過螺栓連接一塊桁架端板(11)，用以連接桁架單元(2);在上圓環(huán)蓋板(6)的下方和下圓環(huán)蓋板(7)的上方各焊接一圈圓弧肋板(9)，每塊圓弧肋板(9)的兩端焊接在相鄰的H型鋼立柱腹板中間； 所述的桁架單元(2)包括上弦桿(15)，下弦桿(16)，腹桿17，斜桿(18)和桁架端板(11)，其中，上弦桿(15)，下弦桿(16)及腹桿17、斜桿(18)都采用矩形鋼管，相互之間通過焊接；在上弦桿(15)和下弦桿(16)的遠(yuǎn)中心環(huán)端部各焊接一塊矩形封板(22);在上弦桿上分布的節(jié)點(diǎn)，用以與第一托架單元(3)和第二托架單元(4)螺栓連接，近中心環(huán)節(jié)點(diǎn)為T型節(jié)點(diǎn)一(19)，遠(yuǎn)中心環(huán)節(jié)點(diǎn)為T型節(jié)點(diǎn)二( 21 )，中間節(jié)點(diǎn)為H型節(jié)點(diǎn)(20)；每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括均包括環(huán)向板(24)和徑向板(25)，環(huán)向板跟徑向板與上弦桿(15)焊接；每個(gè)節(jié)點(diǎn)的環(huán)向板(24)通過螺栓與第二托架單元(4)連接，每塊徑向板上通過螺栓第一托架單元(3);在上弦桿(15)和下弦桿(16)的近中心環(huán)端均焊接有桁架端板(11)，用以與H型鋼立柱(8)螺栓連接；所述的桁架端板(11)包括矩形鋼板(27)和三角形肋板(28)，其中，三角形肋板有4塊，分別跟上弦桿(15)和下弦桿(16)的四面及矩形鋼板(27)焊接，在矩形鋼板(27)的四角分布有4個(gè)螺栓，用以將桁架單元(2)固定連接到H型鋼立柱和圓弧肋板(9)上；在下弦桿(16)兩側(cè)的中間及遠(yuǎn)中心環(huán)端部各焊接一塊拉桿耳板(23)，上有螺栓，用以跟穩(wěn)定拉桿(5)連接。 所述的第一托架單元(3)采用D型鋼管的徑向桿(30)和環(huán)向桿(31)，徑向桿(30)與環(huán)向桿(31)中部相貫焊接，在每根環(huán)向桿(31)端部焊接一 D型封板(32)，其上有螺栓，用以跟桁架單元(2 )節(jié)點(diǎn)的徑向板(25 )螺栓連接； 所述的第二托架單元(4)包括矩形鋼管(33)和焊接在矩形鋼管(33)兩端的D型封板(32)，D型封板(32)上有螺栓，用以跟桁架單元(2)節(jié)點(diǎn)上的環(huán)向板(24)螺栓連接； 由內(nèi)到外設(shè)置有兩圈穩(wěn)定拉桿，內(nèi)圈穩(wěn)定拉桿連接在各個(gè)相鄰的下弦桿(16)近中心環(huán)端部之間，外圈穩(wěn)定拉桿連接在各個(gè)相鄰的下弦桿(16)遠(yuǎn)中心環(huán)端部之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架，其特征在于，每根穩(wěn)定拉桿(5)包括矩形鋼管(34)和焊接在矩形鋼管(34)兩端的矩形封板(35)，在矩形封板(35)上焊接有拉桿耳板(23)，其上有螺栓，用以跟桁架單元(2)的相應(yīng)位置上的下弦桿(16 )上的拉桿耳板(23 )連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制螺栓裝配式太陽能聚光鏡支架，其特征在于，在下圓環(huán)蓋板(7)的三分點(diǎn)處各焊接一個(gè)耳板支座(10)，用以使其與下部的其他結(jié)構(gòu)通過螺栓固定。
【文檔編號】F24J2/52GK103868262SQ201410113564
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】劉紅波, 張鵬飛, 練繼建, 陳志華, 周婷 申請人:天津大學(xué)