阅读说明：本技术 一种抗风载型点式聚光器 (Wind load resistant point type condenser ) 是由 王振峰 孙洵 于 2019-12-17 设计创作，主要内容包括：一种抗风载型点式太阳聚光器,针对传统聚光器存在兜风和顶风现象,构造了有风通道的、边部为旋转抛物面反射聚光,心部为透射聚光的点式太阳聚光器,采用透射和反射焦点重合的光路原理,克服了多次反射透射才能实现点式聚光的缺点,本发明聚光器内部的导风结构提高了聚光器的抗风载能力,具有提高太阳能聚光器的光热转换装置的整体能源效率,改善跟踪精度,利于整台太阳能光热转换装置大型化的优点。(A wind load resistant point type solar condenser aims at the phenomena of wind pocket and wind jacking of the traditional condenser, a point type solar condenser with a wind channel and a transmission light condensation part at the edge part is constructed, the point type solar condenser with the transmission light condensation part at the center part adopts a light path principle that transmission and reflection focuses are superposed, and the defect that the point type light condensation can be realized only by multiple reflection and transmission is overcome.)

一种抗风载型点式聚光器

技术领域

本发明属太阳能应用技术领域，尤其是一种抗风载型点式聚光器。

背景技术

目前，受手动或机械跟踪方式的制约，小型太阳灶的热效率差，随着全自动太阳跟踪装置的应用，太阳灶的热效率大幅度提高，但受结构的影响，太阳能聚光器（太阳灶）的焦点一般在太阳能聚光器（太阳灶）的斜上方(即在太阳灶与太阳之间)，这样就给太阳灶的集热器如锅、水箱等的安装和使用带来不便，即便聚光器（或太阳灶）的焦点在太阳能聚光器的斜下方，但受其无导风结构的影响，无论风是来自聚光器向光或背光方向，均因风无分流通道，使聚光器的受风载荷大,就会造成装置跟踪的漂移，严重时跟踪失效，造成聚焦失效，使得聚光式太阳能利用装置光热转换效率低或失效，另外，集热器（如太阳灶）在聚光器的下方，这样聚光器和集热器（如太阳灶）在太阳入射光线方向的空间尺寸长，使得这种聚光器在自动太阳跟踪装置上的回转空间占用大，因此，若发明一种有风的通道、聚焦位置（即集热器的安装位置）在聚光器下方或内部的、透射和反射均直接聚光到同处（即焦点）的聚光器，即可具有太阳能聚光器（如太阳灶）的焦点在聚光器（如太阳灶）下方的优点，也克服两次或多次光路改变再聚光的缺点，且能减弱风对聚光器的吹力，这样，就可达到提高聚光器抗风载能力而减少跟踪偏差，进而提高跟踪式太阳能聚光器（太阳灶）光热转换装置的整体能源效率，同时，因聚焦位置（即集热器的安装位置）在聚光器内而减小聚光器与集热器（如太阳灶）在自动跟踪情况下回转占用的空间尺寸，减小整台太阳能光热转换装置的空间占用，利于太阳能光热转换装置大型化。

发明内容

本发明的发明目的：

主要针对上述情况，为克服现有技术之缺点，本发明之目的就是提供一种聚光焦点在聚光器下方或内部的、仅用一次光路改变就达到点式聚焦目的的抗风载型点式聚光器。

本发明的技术方案为：

提供了一种抗风载型点式聚光器，包括反射聚光部件、透射聚光部件和组装连接辐条反射聚光部件的内表面和外表面均为旋转抛物面，反射聚光部件的旋转抛物面顶点端设有筒环形立凸沿的顶端开口，反射聚光部件的旋转抛物面敞口端设有环板状平凸沿的敞端开口，顶端开口和敞端开口均与反射聚光部件内表面的对称轴线垂直，且顶端开口、敞端开口的中心轴线均与反射聚光部件的中心对称轴线重合，敞端开口的平凸沿上设有多个组装连接辐条孔,反射聚光部件的外抛物面上设有一个以上的圈板式加强筋板和多个辐条式加强筋板，透射聚光部件为对称轴线与反射聚光部件的中心对称轴线重合的透镜,透镜边部上设有多个与组装连接辐条孔对应的透镜固定通孔，组装连接辐条为条状，组装连接辐条的一端经螺钉固定在透射聚光部件的透镜固定通孔上，组装连接辐条的另一端经螺钉固定在反射聚光部件的组装连接辐条孔上，透射聚光部件背光面的焦点位于顶端开口一侧且与反射聚光部件的焦点重合，透射聚光部件的外径不大于反射聚光部件的顶端开口的内径。

本发明的有益效果是：

本发明克服了多次反射透射才能实现点式聚光的缺点，采用透射和反射焦点重合的光路原理，仅用一次光路改变就直接达到点式聚焦目的，具有减少聚光器的风载，提高跟踪精度，提高太阳能聚光器的光热转换装置的整体能源效率，利于单台太阳能光热转换装置的大型化的优点。

附图说明

图1为本发明的各部件的连接结构示意图。

图2为本发明的反射聚光部件的结构示意图。

图3为本发明透射聚光部件的结构示意图。

图4为本发明组装连接辐条的结构示意图。

图5为本发明的聚光原理示意图。

图6 为风从迎光面吹向本发明的减弱风载风力分析示意图。

图7为风从逆光面吹向本发明的减弱风载风力分析示意图。

其中：1 为反射聚光部件；2 为透射聚光部件；3 为组装连接辐条；4为顶端开口；5为敞端开口 ；6 为组装连接辐条孔；7为圈板式加强筋板；8为辐条式加强筋板；9为透镜固定通孔；10为安装连接孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图7给出，本发明包括反射聚光部件1、透射聚光部件2和组装连接辐条3，其特征在于，反射聚光部件1的内表面和外表面均为旋转抛物面，反射聚光部件1的旋转抛物面顶点端设有筒环形立凸沿的顶端开口4，反射聚光部件1的旋转抛物面敞口端设有环板状平凸沿的敞端开口5，顶端开口4和敞端开口5均与反射聚光部件1内表面的对称轴线垂直，且顶端开口4、敞端开口5的中心轴线均与反射聚光部件1的中心对称轴线重合，敞端开口5的平凸沿上设有多个组装连接辐条孔6，反射聚光部件1的外抛物面上设有一个以上的圈板式加强筋板7和多个辐条式加强筋板8，透射聚光部件2为对称轴线与反射聚光部件1的中心对称轴线重合的透镜,透镜边部上设有多个与组装连接辐条孔6对应的透镜固定通孔9，组装连接辐条3为条状，组装连接辐条3的一端经螺钉固定在透射聚光部件2的透镜固定通孔9上，组装连接辐条3的另一端经螺钉固定在反射聚光部件1的组装连接辐条孔6上，透射聚光部件2背光面的焦点位于顶端开口4一侧且与反射聚光部件1的焦点重合，透射聚光部件2的外径不大于反射聚光部件1的顶端开口4的内径。

所述的圈板式加强筋板7和顶端开口4上均设有多个安装连接孔10，用于与跟踪装置的连接。

所述的透射聚光部件2背光面的焦距不大于反射聚光部件1的顶端开口4到敞端开口5之间距离的1.15倍。

实施例一：本发明在使用时，透射聚光部件2的透镜的直径为0.8米、焦距为0.75米，反射聚光部件1的抛物面的敞端开口5的直径为2.8米，将本发明安装在南北向和东西向均能自动跟踪的装置上，在东南风4—5级的风况条件下，本发明与其它整体受光面没有气流通道的聚光器相比，太阳光聚焦后焦斑在南北向和东西向的偏离量在全天均大幅度减小，也就是风从向光面吹向本发明的聚焦波动较小。本发明聚光时，反射聚光部件1的敞端开口5朝向太阳，本发明聚光器的中心对称轴线与太阳光线平行，光线投射到透射聚光部件2时沿图5箭头所示的光路聚焦到透射聚光部件2的焦点处，太阳光线投射到反射聚光部件1的内抛物面后经反射后沿图5箭头所示的光路聚焦到内抛物面的焦点处，由于反射聚光部件1和透射聚光部件2的焦点重合，因此本发明可达到点式聚光的目的。有风时，当风来自本发明的迎光面时，吹到反射聚光部件1的内抛物面，经内抛物面的导流作用，流向顶端开口4，离开本发明，而吹到透射聚光部件2的风，沿透射聚光部件2的上表面流向侧面，并被透射聚光部件2与反射聚光部件1之间环形间隙通道的风吹向顶端开口4，离开本发明，这种情形与整体受光面没有气流通道的聚光器相比，可大大减小风对聚光器的吹力，提高了聚光器的抗风载能力。当风来自本发明的逆光面时，吹到反射聚光部件1外抛物面的风，经外抛物面的导流作用，吹向敞端开口5外，离开本发明，而逆光面吹向顶端开口4的风，因通道面积增加，风速减小，到达透射聚光部件2的上表面后，向侧向流动，并被透射聚光部件2与反射聚光部件1之间环形间隙通道的风吹向敞端开口5外，离开本发明，此种情形与整体受光面没有气流通道的聚光器相比，同样减小了风对聚光器的吹力，提高了聚光器的抗风载能力。此外，由于本发明太阳光线方向的空间尺寸小，同样可以分析出，当风来自聚光器的侧向（即风向与本发明的端面平行）时，能减少风对聚光器的吹力，因此达到了提高聚光器的抗风载能力的效果。

实施例二：将本发明安装在自动跟踪装置上，使用的反射聚光部件1的抛物面的敞端开口5的直径为2.8米，顶端开口4的直径为0.8米，透射聚光部件2的透镜的外径为0.8米、焦距为0.75米，初冬季节，西北风4~5级时，，在上午11:30到下午12:30时间内，聚光器能将位于聚光器焦点（斑）处的20千克初始温度为16℃的水在30分钟内，将水温加热到98℃。

本发明克服了多次反射透射才能实现点式聚光的缺点，采用透射和反射焦点重合的光路原理，仅用一次光路改变就直接达到点式聚焦目的，具有减少聚光器的风载，提高跟踪精度，提高太阳能聚光器的光热转换装置的整体能源效率，利于单台太阳能光热转换装置的大型化的优点。