專利名稱：太陽能槽框架、零件和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于固持太陽能鏡的太陽能框架。(如本文所使用，對“本發(fā)明”或“發(fā) 明”的參考涉及示范性實施例且不一定涉及所附權利要求書涵蓋的每個實施例。)更具體來 說，本發(fā)明涉及用于利用多個擠壓型面和多個撐桿固持太陽能鏡的太陽能框架，所述擠壓 型面包含弦桿、弦桿套管和撐桿末端件，其中每一弦桿套管具有至少一個弦桿套管鰭狀物， 其中所述撐桿中的至少一者具有撐桿末端件，所述撐桿末端件具有至少一個與弦桿套管鰭 狀物連接的撐桿末端件鰭狀物。
背景技術：
本部分希望向讀者介紹現(xiàn)有技術的可能與本發(fā)明的各個方面相關的各個方面。以 下論述希望提供信息以促進對本發(fā)明的更好理解。因此，應了解，以下論述中的陳述應從此 角度來閱讀，而不是作為對現(xiàn)有技術的承認。聚光太陽能發(fā)電(Concentrating Solar Power，CSP)系統(tǒng)利用鏡來將太陽的能量 集中到點或線上。出于闡釋的目的，我們將假定拋物面槽型系統(tǒng)，其中拋物面鏡(parabolic mirror)將太陽的能量集中到流體填充管上；熱流體接著傳送到較常規(guī)的汽輪機發(fā)電站或 類似系統(tǒng)以產(chǎn)生電力。對于大拋物面鏡的可靠支撐對于確保在不同的大氣條件下的優(yōu)良性 能(聚焦)和防止鏡破裂很關鍵。一些關鍵問題包含總體框架因其自身重量、所附接的鏡 的重量和風力負載引起的偏斜。太陽能槽設計的現(xiàn)有技術依賴于鋼制品和焊接件或鋁擠壓 件，其使用在建筑施工行業(yè)中開發(fā)的技術來配置和接合。我們使用我們在由鋁擠壓件制成 的建筑安全性臨界結(jié)構(梯子、臨時臺架和腳手架)中的經(jīng)驗和我們大量的擠壓工業(yè)加工 和操作知識，且將此與對太陽能槽框架的負載和性能要求相結(jié)合；我們使用結(jié)構工程設計 和有限元分析(FEA)來設計較優(yōu)化的太陽能槽框架一最小重量、有效的生產(chǎn)工藝(擠壓、 制造、分部裝配和最終裝配)，其中最終產(chǎn)品經(jīng)設計以滿足預期的所有重量、風力、溫度和扭 轉(zhuǎn)負載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于固持太陽能鏡的太陽能槽框架。所述框架包括多個弦桿。所 述框架包括多個擠壓型面，所述擠壓型面包含弦桿、弦桿套管、撐桿和撐桿末端件，每一弦 桿套管具有至少一個弦桿套管鰭狀物，每一弦桿套管圍繞所述弦桿中的一者定位。所述框 架包括多個撐桿，所述撐桿中的至少一者具有撐桿末端件，所述撐桿末端件具有至少一個 撐桿末端件鰭狀物，所述撐桿末端件鰭狀物與弦桿套管鰭狀物連接以連接所述多個弦桿。 所述框架包括平臺，其由所述弦桿和撐桿支撐，所述太陽能鏡安置于所述平臺上。本發(fā)明涉及一種弦桿套管，其用于將支撐太陽能鏡的太陽能框架的弦桿連接到從所述太陽能框架的撐桿延伸的撐桿末端件。所述弦桿套管包括弦桿套管主要部分，其具有 其中安置所述弦桿的開口 ；以及至少一個弦桿套管鰭狀物，其從所述主要部分延伸且固定 到撐桿末端件。本發(fā)明涉及一種撐桿末端件，其用于將支撐太陽能鏡的太陽能框架的撐桿連接到 所述太陽能框架的弦桿套管。所述撐桿末端件包括撐桿末端件主要部分，其附接到所述撐 桿。撐桿末端件包括至少一個撐桿末端件鰭狀物，其從所述撐桿末端件主要部分延伸且附 接到所述弦桿套管。本發(fā)明涉及一種用于將支撐太陽能鏡的太陽能框架的撐桿聯(lián)結(jié)到所述太陽能框 架的弦桿的方法。所述方法包括以下步驟圍繞所述弦桿鄰近于弦桿套管的弦桿套管鰭狀 物而定位所述撐桿的撐桿末端件的撐桿末端件鰭狀物。存在以下步驟用接觸所述撐桿末 端件鰭狀物和所述弦桿套管鰭狀物的框架扣件將所述撐桿末端件鰭狀物和所述弦桿套管 鰭狀物固定在一起。本發(fā)明涉及一種用于支撐太陽能鏡的方法。所述方法包括以下步驟在由太陽能 框架支撐的鏡上接收日光，所述太陽能框架由多個擠壓型面形成，所述擠壓型面包含弦桿、 弦桿套管和撐桿末端件。每一弦桿套管具有至少一個弦桿套管鰭狀物。每一弦桿套管圍繞 所述弦桿中的一者定位。所述框架具有多個撐桿。至少一個撐桿具有撐桿末端件，所述撐桿 末端件具有至少一個撐桿末端件鰭狀物，所述撐桿末端件鰭狀物與弦桿套管鰭狀物連接以 連接所述多個弦桿，以及由所述弦桿和撐桿支撐的平臺，所述太陽能鏡安置于所述平臺上。 存在相對于太陽移動所述框架的步驟。


在附圖中，說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例和實踐本發(fā)明的優(yōu)選方法，其中圖1展示本發(fā)明的框架的3D線圖。圖2展示本發(fā)明的完整零件列表和幾何形狀概覽。圖3展示本發(fā)明的太陽能框架的端視圖。圖4展示描繪本發(fā)明的太陽能框架的撐桿、弦桿、I梁和其它零件的側(cè)視圖。圖5展示描繪本發(fā)明的太陽能框架的所有撐桿、弦桿、I梁和其它零件的俯視圖。圖6展示描繪本發(fā)明的太陽能框架的I梁與其它零件之間的垂直撐桿(虛線)和 頂部撐桿層的俯視圖。圖7展示描繪本發(fā)明的太陽能框架的垂直撐桿、I梁和其它零件的俯視圖。圖8展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿和相關聯(lián)的線性長度以及鏡上的信息。圖9展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿、撐桿末端件、弦桿套管、弦桿和I梁的3D線 圖。圖10展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿、撐桿末端件、弦桿套管、弦桿和I梁的3D 線圖。圖11展示本發(fā)明的太陽能框架的將附接到I梁的撐桿、撐桿末端件、弦桿套管和 弦桿的3D線圖。圖12展示本發(fā)明的太陽能框架的底部中心處的撐桿、撐桿末端件、弦桿套管和弦 桿的3D線圖。
圖13展示本發(fā)明的太陽能框架的右下處的撐桿、撐桿末端件、弦桿套管和弦桿的3D線圖。
圖14展示本發(fā)明的太陽能框架的右下處的撐桿、撐桿末端件、弦桿套管和弦桿的3D線圖。
圖15展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿U的橫截面型面。
圖16展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿M的橫截面型面。
圖17展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿P的橫截面型面。
圖18展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿0的橫截面型面。
圖19展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿W的橫截面型面。
圖20展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿N的橫截面型面。
圖21展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿末端件17的橫截面型面。
圖22展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿末端件14的橫截面型面。
圖23展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿末端件13的橫截面型面。
圖24展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿末端件Il的橫截面型面。
圖25展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿末端件12的橫截面型面。
圖26展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿末端件15的橫截面型面。
圖27展示本發(fā)明的太陽能框架的撐桿末端件16的橫截面型面。
圖28展示本發(fā)明的太陽能框架的弦桿Cla的橫截面型面。
圖29展示本發(fā)明的太陽能框架的弦桿Clb的橫截面型面。
圖30展示本發(fā)明的太陽能框架的弦桿F的橫截面型面。
圖31展示本發(fā)明的太陽能框架的弦桿套管D的橫截面型面。
圖32展示本發(fā)明的太陽能框架的弦桿套管E的橫截面型面。
圖33展示本發(fā)明的太陽能框架的弦桿套管H的橫截面型面。
圖34展示本發(fā)明的太陽能框架的弦桿套管G的橫截面型面。
圖35展示本發(fā)明的太陽能框架的I梁Bl的橫截面型面。
圖36展示本發(fā)明的太陽能框架的I梁B2的橫截面型面。
圖37展示本發(fā)明的太陽能框架的I梁間隔件Sl的橫截面型面。
圖38展示本發(fā)明的太陽能框架的I梁間隔件S的橫截面型面。
圖39展示本發(fā)明的太陽能框架的I梁Bi、撐桿末端件17和間隔件S的裝配圖。
圖40展示本發(fā)明的太陽能框架的I梁B2、撐桿末端件Il和間隔件Sl的裝配圖。
圖41展示本發(fā)明的太陽能框架的鏡支撐立柱Ja的側(cè)視圖(切割長度)。
圖42展示本發(fā)明的太陽能框架的鏡支撐立柱Ja的橫截面型面。
圖43展示本發(fā)明的太陽能框架的零件Ja、Ka和M的鏡立柱組合件。
圖44展示本發(fā)明的太陽能框架的鏡支撐軌Ka的橫截面型面。
圖45展示本發(fā)明的太陽能框架的鏡立柱組合件基底M的橫截面型面。
圖46展示本發(fā)明的太陽能框架的鏡支撐軌Llb的橫截面型面。
圖47展示本發(fā)明的太陽能框架的鏡支撐軌Llm的橫截面型面。
圖48展示本發(fā)明的太陽能框架的鏡支撐軌L的橫截面型面。
具體實施例方式現(xiàn)在參見附圖，其中相同參考標號在幾張圖中且更具體來說在圖1到圖48中始終 指代類似或相同零件，其中展示用于固持太陽能鏡12的太陽能槽框架10(在圖1、圖2和 圖3中最佳概覽)?？蚣?0包括多個弦桿14?？蚣?0包括多個擠壓型面，所述擠壓型面 包含弦桿套管16、撐桿22和撐桿末端件18，每一弦桿套管16具有至少一個弦桿套管鰭狀 物20，每一弦桿套管16圍繞弦桿14中的一者而定位。框架10包括多個撐桿22，撐桿22 中的至少一者具有撐桿末端件18，撐桿末端件18具有至少一個撐桿末端件鰭狀物M，撐桿 末端件鰭狀物M與弦桿套管鰭狀物20連接以連接所述多個弦桿14?？蚣?0包括由弦桿 14和撐桿22支撐的平臺26，太陽能鏡12安置于所述平臺沈上。至少一個弦桿套管16和撐桿末端件18可具有配合在7英寸直徑擠壓機內(nèi)的圓尺 寸。撐桿末端件鰭狀物M可與弦桿套管鰭狀物20介接，使得負載集中于共同中心點。至 少一個撐桿22可以非垂直方式與至少一個弦桿14交叉。弦桿套管鰭狀物20和撐桿末端 件鰭狀物M在框架10扣件延伸穿過的位置處可比在鰭狀物尖端處要厚。每一弦桿套管16 和撐桿末端件18可具有比在沒有撐桿末端件18的情況下可能的型面外接圓尺寸小的型面 外接圓尺寸。每一弦桿套管16和撐桿末端件18可由鋁制成。本發(fā)明涉及弦桿套管16，其用于將支撐太陽能鏡12的太陽能框架10的弦桿14連 接到從太陽能框架10的撐桿22延伸的撐桿末端件18。弦桿套管16包括弦桿套管主要 部分30，其具有其中安置弦桿14的開口 ；以及至少一個弦桿套管鰭狀物20，其從主要部分 延伸且固定到撐桿末端件18。弦桿套管16可包含將弦桿套管主要部分30固定到弦桿14的弦桿套管扣件觀，和 將弦桿套管鰭狀物20固定到撐桿末端件18的框架扣件32。弦桿套管主要部分30可為弦 桿套管主型面，且弦桿套管鰭狀物20是從弦桿套管主型面延伸的弦桿套管轂。弦桿套管主 型面和弦桿套管轂可由鋁制成。本發(fā)明涉及用于將太陽能框架10的撐桿22連接到弦桿套管16的撐桿末端件18， 它們又支撐平臺26，平臺沈支撐太陽能框架10的太陽能鏡。撐桿末端件18包括撐桿末端 件主要部分34，其附接到撐桿22。撐桿末端件18包括至少一個從撐桿末端件主要部分34 延伸的撐桿末端件鰭狀物M，其附接到弦桿套管16。所述件可包含至少一個將撐桿末端件主要部分34固定到撐桿22的撐桿末端件扣 件36，以及將撐桿末端件鰭狀物M固定到弦桿套管鰭狀物20的框架扣件32。撐桿末端件主要部分34可為撐桿末端件主型面，且撐桿末端件鰭狀物M是從撐 桿末端件主型面延伸的撐桿末端件轂。撐桿主型面和撐桿轂可由鋁制成。撐桿末端件主要 部分34可具有基本上平坦的側(cè)面38以與撐桿22的基本上平坦的側(cè)面38對準。撐桿鰭狀 物可具有小于或等于3的舌比(tongue ratio)。本發(fā)明涉及用于將支撐太陽能鏡12的太陽能框架10的撐桿22聯(lián)結(jié)到太陽能框 架10的弦桿14的方法。所述方法包括圍繞弦桿14鄰近于弦桿套管16的弦桿套管鰭狀物 20而定位撐桿22的撐桿末端件18的撐桿末端件鰭狀物M的步驟。存在用框架扣件32將 撐桿末端件鰭狀物M和弦桿套管鰭狀物20固定在一起的步驟，所述框架扣件32接觸撐桿 末端件鰭狀物M和弦桿套管鰭狀物20?？纱嬖趯螚U末端件I8附接到撐桿22的步驟?？纱嬖趯⑾覘U套管16附接到弦桿14的步驟。將撐桿末端件18附接到撐桿22的步驟可包含用撐桿末端件扣件36將撐桿 末端件18和撐桿22固定在一起的步驟，所述撐桿末端件扣件36接觸撐桿末端件18和撐 桿22。將弦桿套管16附接到弦桿14的步驟可包含用弦桿套管扣件觀將弦桿套管16和弦 桿14固定在一起的步驟，所述弦桿套管扣件觀接觸弦桿套管16和弦桿14。本發(fā)明涉及用于支撐太陽能鏡12的方法。所述方法包括在由太陽能框架10支撐 的鏡12上接收日光的步驟，太陽能框架10由多個擠壓型面形成，所述擠壓型面包含弦桿 14、弦桿套管16、撐桿22和撐桿末端件18。每一弦桿套管16具有至少一個弦桿套管鰭狀 物20。每一弦桿套管16圍繞弦桿14中的一者定位?？蚣?0具有多個撐桿22。每一撐桿 22具有撐桿末端件18，撐桿末端件18具有至少一個撐桿鰭狀物，所述撐桿鰭狀物與弦桿套 管鰭狀物20連接以連接所述多個弦桿14 ；以及由弦桿14和撐桿22支撐的平臺沈，太陽能 鏡12安置于所述平臺沈上。存在相對于太陽移動框架10的步驟。如下文詳細說明，實施設計特征將帶來全局優(yōu)化框架10擠壓、制造、運輸和現(xiàn)場 裝配，同時滿足所有的技術、結(jié)構和工作中維護的要求。本發(fā)明的框架10有效地利用擠壓 金屬來優(yōu)化框架10的重量和構造成本，同時超過了強度和偏轉(zhuǎn)要求；一些獨特的連接特征 允許較有效地利用材料和準確的零件連接位置。優(yōu)選實施例可最佳地描述為12米長的框架結(jié)構，其經(jīng)設計以支撐四行拋物面鏡 12，每一行拋物面鏡12在行中由七個鏡12組成。設計概念適用于鏡12的長度或組合的其 它配置；針對支撐觀個拋物面鏡12的12米框架10進行特定迭代；設計概念還適用于弦 桿、弦桿套管、撐桿、撐桿末端件、鏡支撐件、鏡和其它組件的不同幾何布置。特定部件型面 可依據(jù)設計修改指定而變化(簡單的管、D形等…)。太陽能槽框架大體上經(jīng)設計以使得現(xiàn)場的最外框架是最強的，因為其在較高程度 上受風吹打，而內(nèi)部框架得以稍微屏蔽于最強風力。所描述的設計是針對最外框架，但相同 的設計原則和分析技術/迭代對最內(nèi)(較輕)框架也將產(chǎn)生最佳設計。O參見圖1到圖48，結(jié)構的主要組件如下■鏡支撐結(jié)構(平臺)(圖1到圖7，圖9，圖10，圖35到圖48)五個不同設計一兩個由封端結(jié)構管(capped structural tube)組成(圖43)且 三個是具有附接支腿的中空梯形(圖46到圖48)，其中封端結(jié)構設計橫跨較高的I梁到鏡 高度且梯形橫跨較低高度；每一者經(jīng)設計以使重量最小，同時承載所需的結(jié)構負載；鏡重 量和風力負載沿著較高的管以軸向方式有效地傳送?！鼋?jīng)修改的I梁(圖1到圖7，圖9，圖10，圖35到圖40)七個位置中各有一個中心梁和兩個側(cè)梁。依據(jù)在框架10中的定位和位置，I梁可 具有不同的尺寸/厚度。一般來說，經(jīng)修改的I梁使用較寬的基底和較窄的頂部。■弦桿/縱向部件(圖1到圖7，圖9到圖14和圖28到圖34)一個中心底部，兩個底部側(cè)面，兩個頂部側(cè)面和兩個頂部中心。這三種類型的弦桿 由于不同的幾何形狀以及拉伸或壓縮負載要求而在設計上不同。使用基本的“D形”(圖9、圖12、圖13、圖14、圖觀和圖四)，其中總體尺寸和壁厚 度經(jīng)設計以使重量最小，同時承載如結(jié)構工程設計分析和FEA界定的所有所需負載。兩個 底部側(cè)面負載最高，接著是兩個頂部側(cè)面，且接著是一個中心底部(依據(jù)加工成本，此可設 計為與兩個頂部側(cè)面相同，但作為單獨設計，超過2磅/框架重量節(jié)省是可能的)。
兩個頂部中心弦桿也經(jīng)設計以滿足幾何形狀、結(jié)構工程設計分析和FEA要求。其 看上去較類似于“稍微塌陷的梯形”(圖10、圖11和圖30)且以此方式經(jīng)設計以滿足I梁 成角度要求?！鰮螚U(圖1到圖27)作為經(jīng)修改圓形/平坦擠壓件的各種撐桿設計(當前六個圖15到圖20)，其中 直徑、壁厚度和其它描述信息取決于撐桿長度以及拉升和壓縮負載要求兩者?！鰮螚U末端件(圖2,圖3,圖9到圖27,圖31到圖40)撐桿末端件經(jīng)設計以在工廠設定時制造且扣緊到撐桿；撐桿末端件接著可在框架 裝配期間在現(xiàn)場連接到弦桿套管?！鱿覘U套管(圖1到圖7,圖9到圖14,圖28到圖40)四種不同設計一 一種用于底部中心，一種用于底部側(cè)面，一種用于頂部側(cè)面且一 種用于頂部中心。每一者經(jīng)設計以用正確的幾何形狀和連接方式來連接弦桿、I梁和撐桿?！隹奂?圖9到圖14,圖31到圖40)各種類型的扣件，包含“波普空心鉚釘(pop rivet) ”過盈銷(interference pin)、 螺栓、實心壓縮鉚釘或其它類型的扣件，其用以連接弦桿、弦桿套管、撐桿、撐桿末端件、…、 I梁和鏡支撐結(jié)構。〇結(jié)構概覽■端視圖(圖2、圖3、圖5)當從結(jié)構的端視圖觀看時，四行鏡12的拋物面形狀是明顯的，鏡12經(jīng)由鏡支撐結(jié) 構擠壓件連接到的三個主I梁支撐件經(jīng)制造且裝配到所需結(jié)構中。I梁又由一系列撐桿支 撐。根據(jù)端視圖，八個撐桿和三個I梁構成中心三角形部分，其任一邊由第二組對稱三角形 側(cè)接，所述第二組對稱三角形又在最右側(cè)和最左側(cè)由另一組不同的對稱三角形側(cè)接。如果 規(guī)劃的安裝位置具有一致的風向偏轉(zhuǎn)，那么這些三角形可為不對稱的(進一步優(yōu)化框架的 材料含量和性能)?！鰝?cè)視圖/俯視圖(圖1、圖2、圖4到圖7)當從側(cè)視圖或從俯視圖觀看時，各種弦桿、弦桿套管、撐桿、撐桿末端件和I梁之 間的大量互連件是明顯的。還顯然，每一連接撐桿的長度取決于其3維設置，其在全部的端 視圖、側(cè)視圖和俯視圖中均一般成角度。還顯然，所使用的設計原則是在每一定向上產(chǎn)生三 角形元件以確保結(jié)構穩(wěn)定且強健。三角形是設計結(jié)構的非常有效的方式。撐桿彼此之間和與I梁和弦桿之間的角度導致?lián)螚U的長度；結(jié)構分析和FEA工作 展示在給定各種負載條件(位置、風力、扭轉(zhuǎn)等…)下的拉伸和壓縮力兩者；這允許優(yōu)化每 一零件的型面設計以使重量最小，同時確保滿足各種負載條件要求，且通過型面的適當橫 截面設計來預期和設計任何彎曲、拉伸或壓縮屈曲失效(buckling failure) 0〇I梁相對于鏡的幾何形狀(圖1到圖3，圖5，圖10)在三個平面中優(yōu)化鏡支撐件的上部I梁的配置近似于拋物面鏡的形狀，從而使鏡 支撐結(jié)構的所需長度最小。八個位置中的四個足夠靠近，使得縱向部件可有效地設計為具 有附接支腿的梯形，使得不需要額外的零件、制造或裝配。兩個中心底部和兩個外側(cè)頂部位置具有在鏡12與I梁之間足夠遠的位置，使得需要填補此間隙的有效構件(一個大的橫截面型面將太重)；使用具有底部附接形狀的管狀 型面以用在管頂部上延伸框架10的長度的“蓋”鏡支撐型面將I梁和管連在一起最有效地 利用了材料和制造/裝配成本。〇幾何形狀通過結(jié)構工程設計分析和FEA，已驗證撐桿在使用中經(jīng)受軸向負載，其中壓縮屈曲 的預計失效模式通常比拉升失效更重要。使用較多節(jié)點和較多撐桿(“5三角形端視圖”) 以減少撐桿長度且因此增加臨界屈曲負載，從而允許我們使用橫截面經(jīng)設計以進行有效地 擠壓和制造的相對薄壁的撐桿，且以相對低的重量/英尺(為節(jié)省材料成本)來最大化屈 曲和拉升性能。較多的節(jié)點連接還允許在鏡整天中傾斜時更均勻地分布力，從而使重量和 所施加的風力負載及扭轉(zhuǎn)移位。〇有效裝配本發(fā)明裝配方法使用原位輥框架來固持在桁架的整個長度上延伸的弦桿。幾個人 將坐在這些部件之間，能夠在框架10滾動經(jīng)過長部件時觸及長部件且裝配框架10。每一組 輥可由向內(nèi)成角度的兩個輥組成(其它配置當然是可能的且將被評估)。此與框架10的重 量組合將保持所有物件緊固地擱置于設備中。在能觸及的每一連接已附接之后，框架10將 滾動到其下一級(裝配框架10的人將保持靜止)，且可進行下一組連接。此過程將重復，直 到整個框架10裝配完為止，此時框架10滾出到某種滾動支撐件上(例如，在3個底部長部 件下方對準的輪胎)。通過每個裝配者有限量的步驟，裝配將較平穩(wěn)地運行且增加質(zhì)量?？赡軉为毜牟?料處置者將把預裝配的撐桿/撐桿末端件組合件、弦桿套管和各種扣件帶到裝配人員中的 每一者的現(xiàn)場位置，使得裝配人員不會浪費時間來收集組件。整個裝配系統(tǒng)預計是移動的， 使得在系統(tǒng)中在現(xiàn)場裝配框架10時，完成的框架可被提升離開出口支撐輥且放置于已經(jīng) 安裝在地基上的完成的立柱上。另外，因為這些框架通常位于非常熱的干旱區(qū)域(整年的 過多日光)，所以“現(xiàn)場工廠裝配系統(tǒng)”使得操作者能夠在遮陽蓬下工作且有適當?shù)睦鋮s風 扇對著他們，這將進一步減少炎熱條件下工作的裝配問題；感到舒適的工人較高效且制造 出較高質(zhì)量的產(chǎn)品。KE〇撐桿幾何形狀(圖1到圖27)本發(fā)明撐桿設計利用薄壁圓形橫截面(圖15到圖20)以最大化慣性矩和回轉(zhuǎn)半 徑，同時保持小面積(重量)，從而最大化臨界屈曲負載。通過展示預期拉伸和壓縮負載特 性的有限元分析迭代，我們能夠針對每一撐桿的獨特負載條件和長度來微調(diào)型面幾何形狀 /形狀以實現(xiàn)最佳重量與強度比以及最佳橫截面/直徑/壁厚度。O撐桿特征撐桿可具有鉆孔導引件以便于制造。撐桿可利用平坦截面來匹配于擠壓和制造的 撐桿末端件。依據(jù)負載條件(拉伸和壓縮)，可適當?shù)卣{(diào)整扣件類型、扣件直徑和扣件數(shù)目。■弦桿/縱向部件(圖1到圖7，圖9到圖14，圖28到圖34)存在三種類型的縱向部件(弦桿)，其延伸框架10的完整長度(但這些當然可通 過較短長度扣緊在一起來裝配；空間框架上的大多數(shù)負載是軸向的)。由于太陽能槽框架 10的幾何形狀以及完成的組合件將經(jīng)受的預期重量、風力負載和扭轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)負載，以及每一者必須滿足的幾何形狀，存在兩種不同設計(上文論述)兩個不同的“D”型面設計(圖 28和圖29)和一個“塌陷梯形”(圖30)。每一者經(jīng)設計以根據(jù)結(jié)構工程設計和FEA分析而 最佳地利用擠壓材料，同時使太陽能槽框架10系統(tǒng)的總重量最小。■連接器〇自導引弦桿套管連接器(圖1到圖7，S 9到圖14，S 31到圖34)這些連接器由弦桿套管組成，弦桿套管可在正確配置中僅配合于弦桿部件上，其 中弦桿套管上的至少一個鰭狀物用以將弦桿連接到撐桿或I梁(直接或通過撐桿末端件)。 通過使用沿著弦桿部件銷緊(或以另外方式扣緊)在適當位置的連接器，帶來所需材料的 大量減少，因為用以附接到撐桿的鰭狀物僅在需要它們的地方存在。這些鰭狀物將優(yōu)選跨 越與弦桿扣件平行的壁而扣緊到弦桿，且可具有便于裝配和制造的鉆孔導引件。弦桿套管 和撐桿末端件(事實上所有扣緊的零件)是在孔到邊緣距離和壁厚度方面謹慎考慮而設計 的，以提供最緊固、重量最輕的連接。如其它地方所述，自導引弦桿套管以有效方式滑動到三個“D”設計和“塌陷梯形” 上，且借助于其較小的圓尺寸而使得弦桿套管能夠具有較小的擠壓外接圓尺寸(下文中稱 為“圓尺寸”)，其允許在較大量的可用擠壓機上擠壓所述弦桿套管?！白詫б?，，指代弦桿套管鰭狀物和撐桿末端件鰭狀物的末端，其包含成角度進入點 以促進使零件一起滑動。O撐桿末端件(圖2，圖3，圖9到圖27，圖31到圖40)這些撐桿末端件促進了將撐桿容易地裝配到弦桿。這些撐桿末端件是預鉆孔/沖 孔或現(xiàn)場制造的(匹配鉆孔/沖孔)，且使用扣件附接到自導引弦桿套管連接器；因為其是 在撐桿OD的橫截面內(nèi)(波普空心鉚釘頭部的高度除外)，所以其可事實上最佳地在工廠裝 配且整體裝運(一個撐桿與扣緊到所述撐桿的兩個撐桿末端件的“撐桿組合件”)。撐桿末 端件可利用撐桿內(nèi)部上的平坦物來將其導引到正確配置中，且可并入有小的止擋件以保持 其插入在正確深度，因此不會浪費時間和勞力來對直鉚釘孔。這些擠壓和按(短)長度切割 的撐桿末端件零件經(jīng)設計和鉆孔/刺穿以與其將插入其中的適當撐桿相匹配。將使用“波 普空心鉚釘”來連接所述兩者(依據(jù)負載預期而具有各種直徑中的2到6種)。維持撐桿的每一端上的撐桿末端件鰭狀物上的扣件孔之間的特殊公差，用以將撐 桿末端件扣緊到撐桿的優(yōu)選撐桿裝配方法如下1.將撐桿和撐桿末端件切割為適當長度2.適當定位撐桿和撐桿末端件且進行夾持3.鉆出或刺出撐桿扣件孔4.放置且扣緊撐桿扣件以將撐桿末端件接合到撐桿5.鉆出或刺出撐桿末端件鰭狀物孔此工序允許撐桿組合件具有與在每一端中具有孔的單個撐桿相同的孔公差。請注意，所有計算、材料性質(zhì)和安全因數(shù)都是使用用于橋接計算的最保守的安 全因數(shù)從鋁協(xié)會鋁設計手冊得到的。出于計算目的，假定所有擠壓材料為6105、6005或 6005AT6(但其它合金可為可能的)。鉚釘假定為20MT4。除非另外說明，否則所有連接設 想為以實心、半管狀或盲鉚釘鉚接，但組合件可同等地以同樣預期的銷接、螺栓連接或其它 扣緊構件良好地工作。
零件論沭、列舉和描沭“撐桿末端件”經(jīng)設計以配合在“圓形具有平坦物的”撐桿內(nèi)(但其它連接幾何形 狀(例如，在撐桿外)是可能的)，從而使得這些撐桿能夠扣緊到弦桿套管，弦桿套管又配合 在弦桿周圍且扣緊到弦桿。出于闡釋的目的，將論述以下零件(但相同原理適用于所有其 它類似零件一僅存在不同的尺寸、鰭狀物數(shù)目或稍微不同的配置)1.零件Cla(圖觀)底部中心弦桿“D形”)，其延伸太陽能框架的整個長度(零件 Cla是3個位置中使用的“較輕的”D (圖2、圖3、圖5、圖6、圖7、圖9和圖12)，而Clb (圖 29)是2個位置中使用的“較重的” D (圖2、圖3、圖5、圖6、圖7、圖13和圖14)2.零件G(圖34)底部中心弦桿套管，其在零件Cla上滑動且扣緊到Cla(圖2、 圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖12)3.零件12 (圖2 用于撐桿M的撐桿末端件(具有三個“鰭狀物”)(圖2、圖3、 圖8、圖12、圖16和圖25)4.撐桿M(圖2、圖8、圖12和圖16)5.零件13 (圖2 用于撐桿P的撐桿末端件(具有兩個“鰭狀物”)(圖2、圖3、 圖8、圖10、圖11、圖17和圖23))圖14、圖196.撐桿P和T(圖2、圖3、圖8、圖9、圖10、圖11和圖17))完整零件列表如下?lián)螚U零件Μ、N、0、P、ff和T (圖1到圖20)撐桿末端件連接器(總則見圖1到 圖20:細則，見以下說明的圖)零件11 (用于撐桿U)(圖12 (用于撐桿M)(圖25)13 (用于撐桿P)(圖23)14 (用于撐桿0)(圖22)15 (用于撐桿W)(圖沈)16 (用于撐桿N)(圖27)17 (用于撐桿T)(圖21)I梁零件B用作零件Bl (在2個位置使用)和B2 (在1個位置使用)(圖2到圖 7、圖9到圖11、圖32、圖35到圖40)零件Cla 底部中心以及左上和右上弦桿(“D形”)，其延伸太陽能框架10的整個 長度(圖2到圖7、圖9、圖12和圖28)零件Clb:左下和右下弦桿(較大“D形”)，其延伸太陽能框架10的整個長度(圖 2到圖7、圖13、圖14和圖29)零件F:左上和右上中心弦桿(梯形)，其延伸太陽能框架10的整個長度(圖2到 圖7、圖10、圖11和圖30)零件D 左上和右上弦桿套管，其在零件Cla上滑動且扣緊到零件Cla(圖2到圖 7、圖9和圖31)零件E 左上和右上中心弦桿套管，其在零件F上滑動且扣緊到零件F(圖2到圖 7、圖10、圖11和圖32)零件G 底部中心弦桿套管，其在零件Cla上滑動且扣緊到零件Cla(圖2到圖7、圖12和圖34)零件H 左下和右下弦桿套管，其在零件Clb上滑動且扣緊到零件Clb (圖2到圖 7、圖13、圖14和圖33)零件M 鏡支撐結(jié)構基底(圖43和圖45)零件h 鐿I撐垂首管(零件M配合于其中且作為“基底”而扣緊)(圖41到圖 43)零件Ka 鏡支撐結(jié)構蓋，其延伸框架的整個12米長度(圖43和圖44)此對零件Ja “封端”且扣緊到其中每一者以產(chǎn)生平面，鏡12可安裝于所述平面上 位于距I梁最大距離的點處零件L 鏡軌O件)，零件Llb 鏡軌O件)以及零件Llm 鏡軌Q件)這六件各自延伸框架的整個12米長度，且扣緊到I梁(零件Q和R)以提供其上 可安裝鏡12的表面(圖46到圖48)大量的實心、半管狀和盲鉚釘、銷、螺栓、墊圈和螺母等…概覽整個太陽能槽框架10是通過結(jié)構工程設計計算和FEA建模為了便于擠壓、制造和 裝配而設計的，結(jié)構工程設計計算和FEA建模旨在驗證和微調(diào)概念和設計以在可擠壓性、 零件重量以及制造和裝配容易性方面優(yōu)化系統(tǒng)，同時超過所有的結(jié)構和功能要求(雖然可 擠壓性、制造和裝配容易性當然也影響總系統(tǒng)成本，但零件重量尤其重要)。以下描述涉及 上文詳細描述的六個零件，但相同的設計概念和制造/裝配/扣緊原則適用于許多其它弦 桿、弦桿套管、撐桿和撐桿末端件，以及例如設計中使用的經(jīng)修改I梁等其它組件。結(jié)構被設計為“銷接”組合件，撐桿因此經(jīng)受壓縮或拉伸軸向負載。結(jié)構工程設計 計算和FEA驗證確定了每一組件的最大拉伸或壓縮負載。這些最大負載用以具體設計每一 撐桿(M、P和T)、撐桿末端件(12和13)以及撐桿末端件和底部弦桿套管上的“鰭狀物”(12、 13和G)。每一撐桿(M、P和T)的內(nèi)部可具有某一寬度的平坦截面，所述寬度經(jīng)設計以配合 于每一撐桿末端件(12和13)的相關聯(lián)平坦截面寬度。所示的太陽能槽框架10設計使用七個擠壓型面，其延伸框架10的整個12米長度 (零件Cla(在三個地點使用)、Clb (在兩個地點使用)和F(在兩個地點使用))。這些弦 桿各自由弦桿套管包圍(零件D (在2個地點使用)、E (在兩個地點使用)、G (在1個地點 使用)和H(在兩個地點使用))。具有撐桿末端件的撐桿在各種具體設計的成角度平面中 連接這七個組合件以產(chǎn)生3維桁架結(jié)構。當從端視圖看框架10時存在5個三角形。中心 三角形由撐桿組成，其中三角形的“底邊^(qū)向上(三角形1)且附接到水平I梁(零件R)， 兩個三角形在任一邊側(cè)接三角形1，其“底邊”面向下(三角形2左和三角形2右)，且接著 另外兩個三角形(三角形3左和三角形3右)在左邊側(cè)接三角形2左且在右邊側(cè)接三角形 2右，其成角度較大的“底邊”面向上且附接到傾斜的I梁(零件Q)。三角形1由三個隅角組成底部是弦桿套管零件G，且左上和右上是弦桿套管零件 E。三角形2左由三個隅角組成最底部的是弦桿套管零件G，且左下為弦桿套管零件H，頂 部為弦桿套管零件E。三角形2右由三個隅角組成最底部是弦桿套管零件G，且右下為弦桿套管零件H， 頂部為弦桿套管零件E。
三角形3左由三個隅角組成最底部是弦桿套管零件H，且右上為弦桿套管E，左上 為弦桿套管D。三角形3右由三個隅角組成最底部是弦桿套管零件H，且左上為弦桿套管E，右上 為弦桿套管D。雖然在觀看端視圖時組合件給出的印象是這5個三角形全部在同一平面中，但對 側(cè)視圖的審閱將展示各種撐桿實際上還以不與端視圖共面的角度放置。1.描沭a.零件Cla:底部中心弦桿(“較輕” “D形”)，1；延伸太陽能框M的整個長度i.此零件的形狀配置和壁厚度經(jīng)設計以提供處置施加于其的拉伸、壓縮和彎曲負 載的必要能力。此件具有在其上滑動且扣緊的零件G(底部中心弦桿套管)的多個長度。除 了提供拉伸、壓縮和彎曲強度以外，零件Cla的“D”形狀還使得零件G能夠在其上滑動且可 靠地定向，使得所有配合零件上的各種鰭狀物適當對準。b.撐桿 M (12 件)i.經(jīng)FEA驗證的最大拉伸力是2，160磅且壓縮力是2，520磅。ii.撐桿橫截面經(jīng)設計以確保以超過保守的橋接安全因數(shù)來處置最嚴重負載條 件下可能的拉伸和壓縮力。撐桿長度和撐桿末端件允許計算“有效撐桿長度”。截面的有 效長度、橫截面面積和回轉(zhuǎn)半徑用以計算失效(包含屈曲，其為給定長細比(slenderness ratio)的情況下大多數(shù)撐桿組合件的正常預測失效模式)之前的可允許的壓縮和拉伸力。iii.所預測的拉伸和壓縮應力導致計算將撐桿末端件適當緊固到撐桿所需的盲 5/16”鋁鉚釘?shù)臄?shù)目(可使用其它扣件類型、扣件數(shù)目和尺寸，只要其可承載必要的剪切應 力且支承負載是可接受的)。c.當預期簡單的零件G “鰭狀物”到零件12或13 “鰭狀物”連接時，扣件直徑相 當大而無法以所需安全因數(shù)處置預期負載。雖然設計將允許許多類型的扣件(銷、螺栓或 鉚釘(實心、半管狀或盲的))，但我們將其設計為能夠用能夠經(jīng)由人力壓榨機(C或鱷嘴盤 爪)固定的鉚釘來裝配。為了以安全因數(shù)實現(xiàn)拉伸和壓縮能力的所需最大值，同時仍使用 能夠用人力壓榨的鉚釘直徑，我們需要經(jīng)由零件G和配合的撐桿末端件(零件12和13)上 的互鎖“鰭狀物”而在鉚釘上產(chǎn)生多個剪力點。計算個別撐桿末端件的切割長度，且其相關 聯(lián)撐桿的平坦“ID”經(jīng)設計以在給定“鰭狀物”或“突出片”寬度、厚度和扣件孔直徑的情況 下確保其均“配合”且可承載必要的負載和應力。## G 底部中心弦桿套管，其在零件Cla上滑云力目.扣緊至1丨零件Cla (可能為f肖:fe、i.此零件經(jīng)配置以允許成各種復合角度的多個撐桿扣緊到此零件(撐桿M、P和T 分別經(jīng)由其相應的撐桿末端件(12、13和14))且還允許撐桿N和其它撐桿末端件16連接 到零件G。觀看組合件的端視圖，且擠壓件展示如何界定撐桿中的每一者在一個維度中的角 度。零件G上的“鰭狀物”與撐桿末端件上的“鰭狀物”介接。每一者的面允許緊密連接，以 最小化扣件彎曲且允許沿著零件G的長度且還按需要以適當角度(觀看組合件的側(cè)視圖) 定位零件12和13。每一連接經(jīng)設計以用例如螺栓、銷或鉚釘(盲、實心、半管狀或其它)等 扣件來緊固。ii.關于在整個框架10設計中的其它情況，鰭狀物設計使得負載集中于本質(zhì)上共同的中心點，以避免在零件G中產(chǎn)生復數(shù)矩(complex moment)(此設計原則也用于結(jié)構中 的其它組件)。iii.零件G經(jīng)設計以保持相對小的圓尺寸(5. 94英寸，可在最常見的7”擠壓機直 徑上擠壓)以允許在通?？捎玫亩喾N擠壓機上擠壓此零件(在可能的情況下，我們維持比 其它設計低的圓尺寸以允許選擇哪些供應商及其哪些擠壓操作可實際擠壓零件時的靈活 性)。iv.零件G上的鰭狀物中的每一者經(jīng)具體設計以提供配合部分，所述配合部分用 以與撐桿末端件鰭狀物M正確介接且確保其在拉伸和壓縮能力以及支承方面均足夠強且 同時可擠壓。使用FEA分析來精確地確定每一撐桿上且因此同樣其連接器中的每-者上的 拉伸和壓縮負載?！颁N接”扣件用于FEA，其可經(jīng)由銷、鉚釘、螺栓或其它構件實現(xiàn)。出于定尺 寸的目的，使用最大拉伸和壓縮負載來以可在需要處使用較小直徑鉚釘且同時仍提供必要 負載能力的方式對具有單個或多個“剪力點”的鉚釘定尺寸?？墒褂孟覘U套管上的單個鰭狀 物，但在此具體實例中，對零件和幾何形狀定尺寸以允許使用手調(diào)鉚釘(hand set rivet), 例如零件G和各種撐桿末端件(零件12和1 上的多個“鰭狀物”允許最小化孔直徑，從 而將所有零件的圓尺寸保持在容易可用的商業(yè)擠壓操作限制內(nèi)。d.鰭狀物的具體設計確保其可承載必要的負載，為扣件和配合零件提供適當?shù)闹?承強度，為撐桿末端件(零件12和1 提供配合表面，且確保其具有從擠壓和擠壓加工角 度來看“擠壓舌比”為可接受的配置。對于例如在鰭狀物之間具有長空隙的G等零件，“擠 壓舌比”是關鍵的，所述比率界定為模具舌的面積/(舌的基底寬度D。我們開發(fā)的設計確 保了零件G和配合的撐桿末端件零件12和13可圍繞扣件旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生適當?shù)蔫旒芙嵌?，?時不使零件的筆直切割端(其各自按特定長度切割)在旋轉(zhuǎn)時干擾配合零件?！岸说娇住痹O 計是為了保證鰭狀物可支撐通過扣件傳輸?shù)乃鑹嚎s和拉伸負載，且還產(chǎn)生舌的最大“基 底”以維持舌比低于工業(yè)優(yōu)選的3 1。e. ## 12M的撐桿末端件(H有三個勿”)i.如上所述，此零件橫截面經(jīng)設計以承載所需負載且具有三個“鰭狀物”以在將其 連接到零件G的扣件上產(chǎn)生四個剪力點。ii.使用5/16”直徑盲鋁鉚釘，需要四個鉚釘來承載FEA預測的負載。iii.可存在“端止擋件”，其設計到撐桿末端件中的每一者中以提供正“止擋件”， 切割撐桿擠壓件抵靠在所述正“止擋件”上以確保準確的撐桿到撐桿末端件的定向和定位。f. ## 13P的撐桿末端件(H有兩個勿”)i.論述與零件12相同，但撐桿P的較低負載要求導致僅需要三個扣件剪力點來將 這些固持到零件G，且因此其僅具有2個(與3個對比)“鰭狀物”。g.撐桿 P 和 Ti.論述與撐桿M相同，但較小負載=較小橫截面等等。雖然使用術語“鉚接”，但預期其它扣緊方法且所述其它扣緊方法可在太陽能槽框 架10構造中使用。撐桿軸向傳送負載。所有弦桿套管(D、E、G和H)均經(jīng)由盲鉚釘扣緊到其相應的弦桿部件(分別為Cla、 F、Cla和Clb)以保持弦桿套管沿著主弦桿部件軸向定位。
鏡- >鏡支撐件0(a、Lib、Llm和L) - > I梁(零件Bl和B2)拋物面鏡12經(jīng)由從拋物面鏡12的后部延伸的支撐螺栓附接到框架10，所述支撐 螺栓通過陶瓷墊連接到鏡12 (這是來自IFlabeg(RPIB)的市售鏡系統(tǒng)，但框架設計可容易經(jīng) 修改以處置其它鏡系統(tǒng))。這些螺栓將鏡12連接到零件Ka、Lib、Llm和L ；螺栓是鏡12的 零件且通過孔插入這些零件中，用螺母和墊圈從零件下側(cè)緊固。這些螺栓將鏡12附接到零 件Ka、Llb、Llm和L以支撐鏡12，無論框架10的定向如何(框架10旋轉(zhuǎn)以跟隨太陽)。整 個太陽能槽經(jīng)設計以處置鏡12的重量、框架10自身以及定位和風力條件對系統(tǒng)施加的風 力負載和相關聯(lián)扭轉(zhuǎn)負載(稍后描述)的最差情況條件。零件Lib、Llm和L又直接鉚接到I梁。零件Ka放置于零件Ja上且鉚接到零件 Ja,且Ja放置于零件M上且鉚接到零件M(見圖)；零件M接著鉚接到I梁。負載從鏡螺栓傳送到零件Ka、Lib、Llm和L，且接著傳送到I梁Bl和B2 (通過零 件Lib、L2m和L或通過Ka到Ja到M)。撐桿末端件(II、12、13、14、15、16和 17)->撐桿(撐桿 M、U、T、P、W、N 和 0)每一撐桿具有相關聯(lián)的撐桿末端件，撐桿末端件配合于撐桿內(nèi)且盲鉚接(或以另 外方式銷接或扣緊)到撐桿的ID的平坦部分(如果使用平坦物)。撐桿末端件到弦桿套管(零件G、H、D和E)I梁(零件Bl和B2) (+間隔件零件S和Si)- >撐桿末端件(零件Il和17)間隔件Sl直接位于I梁B2(其在拋物面的“基底”處使用)的底部凸緣下方。其 經(jīng)扣緊(由于所涉及的力和所得的所需扣件直徑而可能為螺栓連接)且用以對撐桿末端件 (零件II)到I梁凸緣連接提供額外的拉伸和壓縮強度，且在撐桿末端件(零件II)上產(chǎn)生 足夠大的間隙以允許撐桿末端件具有足夠的舌支撐以用于擠壓目的。對I梁型面的修改可 允許在沒有這些間隔件的情況下實現(xiàn)所述設計。撐桿U經(jīng)由盲鉚釘或其它扣件附接到撐桿 末端件零件II。零件Il包圍且扣緊到I梁B2的底部凸緣和間隔件Sl的“夾層”。間隔件S直接位于I梁Bl (其在拋物面的左和右“支腿”的兩個地點使用)的底部 凸緣下方。其扣緊(由于所涉及的力和所得的所需扣件直徑而可能為螺栓連接)且用以對 撐桿末端件(零件17)到I梁凸緣連接提供額外的拉伸和壓縮強度，且在撐桿末端件(零 件17)上產(chǎn)生足夠大的間隙以允許撐桿末端件具有足夠的舌支撐以用于擠壓目的。撐桿T 經(jīng)由盲鉚釘(或其它扣件)附接到撐桿末端件零件17。零件17包圍且扣緊到I梁Bl的底 部凸緣和間隔件S的“夾層”。撐桿T和U用以保持I梁Bl和B2平行，從而抵消來自重量或風力的任何力。零件E (弦桿套管)-> I梁(Bi和B2),零件G (弦桿套管)/零件Cla (弦桿部件)， ## H (弦桿套管)/ ## Clb (弦桿部彳牛),##D( ^ffjSW ) / ## Cla (弦桿部件)零件E的成角度支腿(沿著4. 926”尺寸)扣緊到I梁Bl和B2的底部凸緣(由 于負載要求和所得的扣件直徑而可能為螺栓連接)。來自I梁Bl和B2的配合部分的任何 負載通過零件E (弦桿套管)傳送到零件F (弦桿部件)，且通過撐桿末端件13和14傳送到 撐桿P和0。撐桿P接著將軸向負載傳送到太陽能框架的基底處的零件G (且接著分別通過 撐桿末端件16和12傳送到弦桿部件Cla以及撐桿N和M)。撐桿0接著將負載傳送到撐桿 末端件14，接著傳送到弦桿套管H和弦桿部件Clb ；弦桿套管H支撐通過撐桿末端件15來 自撐桿W以及分別通過撐桿末端件16和12來自撐桿N和M的負載)。
拋物面I梁Bl的左上和右上“支腿”連接到弦桿套管D。零件Cla (與零件G弦桿 套管中使用的擠壓件相同)穿過零件D的中心。弦桿套管D上的成角度鰭狀物連接到撐桿 末端件15上的鰭狀物，撐桿末端件15又附接于撐桿W內(nèi)。重量和風力負載通過此組合件傳送?？蚣?0底座- >安裝塔框架10和鏡12重量和風力負載的所有力最終由框架10底座在太陽能槽框架10 的每一端處支撐。在12米太陽能槽框架10的末端處，存在支撐太陽能槽框架10的末端且 將負載傳送到安裝于混凝土地基上的消費者供應的塔的頂部的旋轉(zhuǎn)(消費者供應)機構的 組合件。所述組合件是I梁的三角形組合件(設想為2. 5”頂部凸緣、4. 0”底部凸緣(各自 具有0. 187”壁)和3”的總高度)，但特定消費者要求將可能改變這些末端支撐件的形式。馬達將如何旋轉(zhuǎn)鏡12 太陽能框架是通過例如在框架4與5 (對于此實例，一行8個框)之間施加的原動 力以端到端方式布置?？蚣?聯(lián)結(jié)到2，2聯(lián)結(jié)到3且3聯(lián)結(jié)到4，且框架8聯(lián)結(jié)到7，7聯(lián)結(jié) 到6且6聯(lián)結(jié)到5。在框架4與5之間將存在電動或液壓馬達，其安裝在支架上且對齒輪箱 供電，其中兩側(cè)動力輸出軸與太陽能框架的旋轉(zhuǎn)軸成一直線，動力輸出的每一側(cè)分別附接 到框架4和5。馬達驅(qū)動齒輪箱，齒輪箱又同時旋轉(zhuǎn)框架4和5?？蚣?-2-1和6-7-8由于 其分別附接到框架4和5而協(xié)同旋轉(zhuǎn)。馬達/齒輪箱建立了框架行的旋轉(zhuǎn)定向，從而抵擋 重量和風力負載將框架固持在適當位置，且旋轉(zhuǎn)框架以跟隨太陽在天空中的行進。零件D的描述零件D是弦桿套管，其圍繞零件Cla(“D”形，重合，其為延伸框架的完整12米長度 的弦桿部件)。零件D扣緊到零件Cla以沿著Cla的長度定位。零件D還扣緊到I梁零件 Bl且扣緊到用于撐桿W的撐桿末端連接器(零件K)。零件D的“D”形狀包含零件Cla，從 而提供對弦桿套管D圍繞弦桿部件Cla的旋轉(zhuǎn)的阻力?！癉”的左邊緣上方和下方(按字面 意義來看，并非如組合件中所使用)的平坦突出部刺穿有孔以允許扣緊到I梁零件Bi。用 于零件15的連接點在中心以較大凸出成形，以允許15的對應“舌”部分具有足夠?qū)挼摹盎?底”以使得[15的舌面積/ “基底” 為3或3以下(優(yōu)選的“舌比”，較容易擠壓而不會 使擠壓模具“舌”具有過多的偏斜和破裂)。此連接點的“末端，，縮窄到承載預計的FEA拉 伸和壓縮負載所需的壁厚度，其中長度足夠長以使得“凸出”的寬部分中的孔的孔到邊緣距 離至少為直徑的1. 0倍(實際上，其稍微大于直徑的1. 0倍)。通過將凸出縮窄回到此所需 的壁厚度，零件15的對應“舌”的面積保持盡可能小，以保持舌比低于3. 0。太陽能框架如何安裝和旋轉(zhuǎn)聚光太陽能熱電站由數(shù)千個框架構成。其以多行平行的鏡12布置，每一行鏡旋轉(zhuǎn) 以跟隨太陽在天空中的進程以優(yōu)化到接收器管上的太陽反射。鏡12在行中“聯(lián)結(jié)”在一起 (圖1)，且使用具有齒輪箱的電動或液壓馬達來一次使若干鏡12旋轉(zhuǎn)。每一個別鏡框架在鏡框架的每一端處由澆注到地面中的兩個深混凝土墊(具有 鋼筋)支撐；這些地基由他人供應。在每一混凝土墊的頂部是桁架狀“立柱”(由他人供應)。 每一太陽能框架/鏡組合件在每一端具備結(jié)構組合件；這些結(jié)構組合件由結(jié)構擠壓零件制 造，所述結(jié)構擠壓零件經(jīng)制造且裝配/扣緊到結(jié)構中，所述結(jié)構接著扣緊到框架的每一端。 這些結(jié)構的頂部將位于框架/鏡組合的重心處(關于當前設計，這恰好在鏡的頂面上方處于拋物面的底部處)。支承裝置(由他人供應)將附接到桁架狀立柱，且將在框架的每一端 處附接到結(jié)構，使得無論框架和鏡12的總重量如何框架都可容易地圍繞其重心旋轉(zhuǎn)。在每兩個框架之間是連接機構(由他人供應)，其將兩個框架“連”在一起以使得 其同時圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)。如果例如在每一行鏡12中存在18個框架，那么在中心將存在驅(qū) 動機構，其連接到框架9和10且直接對其提供動力?？蚣?到9和11到18接著旋轉(zhuǎn)，因 為其在每一框架之間“連”在一起。旋轉(zhuǎn)允許鏡12跟隨天空中的太陽。由于這些鏡12安 裝的位置的風力條件，風力將應該會使鏡12旋轉(zhuǎn)。每兩個鏡12之間的聯(lián)結(jié)回到齒輪傳動 電動或液壓馬達的連接抵抗此力。雖然出于說明的目的在上述實施例中已詳細描述本發(fā)明，但應了解，此細節(jié)僅用 于所述目的，且除了所附權利要求書中可能描述外，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況 下，所屬領域的技術人員可在其中做出改變。
權利要求
1.一種用于固持太陽能鏡的太陽能槽框架，其包括 多個弦桿；多個擠壓型面，其包含弦桿套管和撐桿末端件，每一弦桿套管具有至少一個弦桿套管 鰭狀物，每一弦桿套管圍繞所述弦桿中的一者定位；多個撐桿，所述撐桿中的至少一者具有撐桿末端件，所述撐桿末端件具有至少一個撐 桿末端件鰭狀物，所述撐桿末端件鰭狀物與弦桿套管鰭狀物連接以連接所述多個弦桿；以 及平臺，其由所述弦桿和撐桿支撐，所述太陽能鏡安置于所述平臺上。
2.根據(jù)權利要求1所述的框架，其中至少一個弦桿套管和撐桿末端件具有配合于7英 寸直徑擠壓機內(nèi)的圓尺寸。
3.根據(jù)權利要求2所述的框架，其中所述撐桿鰭狀物與所述弦桿套管鰭狀物介接以使 得負載集中于本質(zhì)上共同的中心點。
4.根據(jù)權利要求1所述的框架，其中至少一個撐桿以非垂直方式與至少一個弦桿交叉。
5.根據(jù)權利要求1所述的框架，其中所述弦桿套管鰭狀物和所述撐桿末端件鰭狀物在 框架扣件延伸穿過的位置處比在所述鰭狀物的尖端處要厚。
6.根據(jù)權利要求1所述的框架，其中每一弦桿套管和撐桿末端件具有比在沒有所述撐 桿末端件的情況下可能的型面外接圓尺寸小的型面外接圓尺寸。
7.根據(jù)權利要求1所述的框架，其中每一弦桿套管和撐桿末端件由鋁制成。
8.一種弦桿套管，其用于將支撐太陽能鏡的太陽能框架的弦桿連接到從所述太陽能框 架的撐桿延伸的撐桿末端件，所述弦桿套管包括弦桿套管主要部分，其具有其中安置所述弦桿的開口 ；以及至少一個弦桿套管鰭狀物，其從所述主要部分延伸且固定到撐桿末端件鰭狀物。
9.根據(jù)權利要求8所述的弦桿套管，其包含將所述弦桿套管主要部分固定到所述弦桿 的弦桿套管扣件，以及將所述弦桿套管鰭狀物固定到所述撐桿末端件鰭狀物的框架扣件。
10.根據(jù)權利要求9所述的弦桿套管，其中所述弦桿套管主要部分是弦桿套管主型面， 且所述弦桿套管鰭狀物是從所述弦桿套管主型面延伸的弦桿套管轂。
11.一種撐桿末端件，其用于將支撐太陽能鏡的太陽能框架的撐桿連接到所述太陽能 框架的弦桿套管，所述撐桿末端件包括撐桿末端件主要部分，其附接到所述撐桿；以及至少一個撐桿末端件鰭狀物，其從所述撐桿末端件主要部分延伸且附接到所述弦桿套管。
12.根據(jù)權利要求11所述的件，其包含至少一個將所述撐桿末端件主要部分固定到所 述撐桿的撐桿末端件扣件，以及將所述撐桿末端件鰭狀物固定到所述弦桿套管鰭狀物的框 架扣件。
13.根據(jù)權利要求12所述的件，其中所述撐桿末端件主要部分是撐桿末端件主型面， 且所述撐桿末端件鰭狀物是從所述撐桿末端件主型面延伸的撐桿末端件轂。
14.根據(jù)權利要求13所述的件，其中所述撐桿主要部分可具有基本上平坦的側(cè)面以與 可能存在的所述撐桿的基本上平坦的側(cè)面對準。
15.根據(jù)權利要求14所述的件，其中所述撐桿末端件鰭狀物具有小于或等于3的擠壓 舌比。
16.一種用于將支撐太陽能鏡的太陽能框架的撐桿聯(lián)結(jié)到所述太陽能框架的弦桿的方 法，其包括圍繞所述弦桿鄰近于弦桿套管的弦桿套管鰭狀物而定位所述撐桿的撐桿末端件的撐 桿末端件鰭狀物；以及用接觸所述撐桿末端件鰭狀物和所述弦桿套管鰭狀物的框架扣件將所述撐桿末端件 鰭狀物和所述弦桿套管鰭狀物固定在一起。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其包含將所述撐桿末端件附接到所述撐桿的步驟。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其包含將所述弦桿套管附接到所述弦桿的步驟。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中所述將所述撐桿末端件附接到所述撐桿的步驟 包含用接觸所述撐桿末端件和所述撐桿的撐桿末端件扣件將所述撐桿末端件和所述撐桿 固定在一起的步驟。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中所述將所述弦桿套管附接到所述弦桿的步驟包 含用接觸所述弦桿套管和所述弦桿的弦桿扣件將所述弦桿套管和所述弦桿固定在一起的步驟。
21.—種用于支撐太陽能鏡的方法，其包括以下步驟在由太陽能框架支撐的所述鏡上接收日光，所述太陽能框架由多個擠壓型面形成，所 述擠壓型面包含弦桿套管和撐桿末端件，至少一個弦桿套管具有至少一個弦桿套管鰭狀 物，每一弦桿套管圍繞所述弦桿中的一者定位；多個撐桿，至少一個撐桿具有撐桿末端件， 所述撐桿末端件具有至少一個撐桿鰭狀物，所述撐桿鰭狀物與弦桿套管鰭狀物連接以連接 所述多個弦桿；以及由所述弦桿和撐桿支撐的平臺，所述太陽能鏡安置于所述平臺上；以 及相對于太陽移動所述框架。
全文摘要
一種用于固持太陽能鏡的太陽能槽框架包含多個擠壓型面，所述擠壓型面包含弦桿、弦桿套管、撐桿、撐桿末端件和鏡支撐件，每一弦桿套管圍繞所述弦桿中的一者定位且具有至少一個弦桿套管鰭狀物。所述框架包含多個撐桿，所述撐桿具有撐桿末端件，所述撐桿末端件具有至少一個撐桿鰭狀物，所述撐桿鰭狀物與弦桿套管鰭狀物連接以連接所述多個弦桿。所述框架包含平臺，所述平臺由所述弦桿和撐桿支撐，所述太陽能鏡安置于所述平臺上。本發(fā)明提供一種弦桿套管、撐桿末端件，以及用于將支撐太陽能鏡的太陽能框架的弦桿連接到從所述太陽能框架的撐桿延伸的撐桿末端件的方法。
文檔編號F24J2/10GK102132109SQ200980133528
公開日2011年7月20日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權日2008年8月29日
發(fā)明者克雷格·羅伊·沃納, 庫爾特·詹姆斯·沃納, 約翰·舟井 申請人:沃納擠塑解決方案公司