一种隔热支撑装置
技术领域
本实用新型涉及太阳能领域，尤其是涉及一种隔热支撑装置。
背景技术
目前，太阳能利用的方法主要有两种：生产热水和发电。前者的技术路线主要是家用太阳能热水器和商用热水系统，后者的技术路线主要是光伏电站和光热电站。应用最为广泛的技术路线是家用太阳能热水器、商用热水系统和光伏电站，而光热电站总体上仍然处于示范性项目阶段，距离大规模商业化仍然遥遥无期。光热电站难以大规模商业化的原因主要是：槽式光热电站和塔式光热电站需要建设在广阔的平整地面上，规模越大成本越低，无法实现小型的分布式电站，因此高度依赖政府投资的大型电站项目，产量很难提高，而低产量又反过来制约了产业链的成熟和成本的下降；碟式光热电站虽然适合实现分布式电站，但是斯特林发动机的制造成本实在太高，很难降到与光伏相当的水平。
家用太阳能热水器和商用热水系统的主要缺点有：(1)不能主动跟踪太阳，集热效率不够高；(2)水箱和真空管内长期储水，会结水垢；(3)在严寒地区使用时，存在结冰爆裂的隐患；(4)不能发电，也不能生产蒸汽，适用范围不广；(4)不好看。
光伏电站的主要缺点有：(1)光电转换效率不够高，而且还会逐年衰减；(2)不采用主动跟踪太阳的技术时，集热效率不够高，但采用之后投资成本将增加；(3)无法实现热电联供，能量利用率低；(4)容易受到天气影响，发电功率不平稳；(5)发出来的电必须立即输送到电网上，需要电网进行电力调度，所以对电网的吸纳能力要求很高，这也是导致“弃光限电”的主要原因之一。
如果市场能提供这样的新产品：它能够将阳光转化成200摄氏度以上的高品位热能并且储存起来，然后再根据用户的实际需求，利用已储存的高品位热能来生产热水、蒸汽和电力等，同时售价还很便宜，那么现有技术的各种缺点就能得到很好的解决了。
但是，这种新产品需要把储存高品位热能的蓄热容器支撑起来，而且蓄热容器还需要进行圆周转动才能很好地跟踪太阳，所以支撑机构不仅必须具备圆周转动功能，还必须具备良好的隔热性能。目前市场上并没有现成的解决方案可供选择。
实用新型内容
本申请提供了一种结构简洁、造价低廉的隔热支撑装置，可以将高温物体支撑起来进行圆周转动，而且隔热性能良好。
本申请的技术方案如下：
一种隔热支撑装置，包括外轮毂1、内轮毂4、轴承7、以及将所述外轮毂1和所述内轮毂4连接起来的辐条6；
所述外轮毂1和所述内轮毂4均为薄壁圆筒结构，两者的中心轴重合，重合的中心轴称为轮毂中心轴32；外轮毂1和内轮毂4的侧壁上都设置用于安装辐条6的安装孔，称为外轮毂辐条安装孔2和内轮毂辐条安装孔5；外轮毂辐条安装孔2与内轮毂辐条安装孔5的数量相等且为偶数；
所述辐条6为长杆结构，其一端位于外轮毂辐条安装孔2内，另一端位于内轮毂辐条安装孔5内；
所述轴承7的内圈固定在内轮毂4上。
优选的，所述外轮毂辐条安装孔2的中心轴称为外轮毂安装孔中心轴33，所有外轮毂安装孔中心轴33都位于同一个平面内，该平面称为外轮毂辐条基准面31；外轮毂辐条基准面31垂直于轮毂中心轴32；所有的外轮毂安装孔中心轴33都与轮毂中心轴32相交于同一点；相邻两个外轮毂安装孔中心轴33形成一个夹角A37，所有的夹角A37都相等。
优选的，所述内轮毂辐条安装孔5分为数量相等的两组，其中一组内轮毂辐条安装孔5的中心轴位于同一个平面内，该平面称为内轮毂辐条基准面A34；另一组内轮毂辐条安装孔5的中心轴位于另一个平面内，该平面称为内轮毂辐条基准面B 35。
优选的，所述内轮毂辐条基准面A 34和所述内轮毂辐条基准面B 35都平行于外轮毂辐条基准面31，两者不仅分别位于外轮毂辐条基准面31的两侧，并且到外轮毂辐条基准面31的距离是相等的。
优选的，所述内轮毂辐条安装孔5的中心轴，称为内轮毂安装孔中心轴36；无论是在内轮毂辐条基准面A 34内或还是在内轮毂辐条基准面B 35内，所有内轮毂安装孔中心轴36都与轮毂中心轴32相交于同一点；相邻两个内轮毂安装孔中心轴36形成一个夹角B 38，所有的夹角B 38都相等。
优选的，将内轮毂辐条基准面A 34内的内轮毂安装孔中心轴36投影到内轮毂辐条基准面B 35，得到的投影称为中心轴投影39；中心轴投影39将夹角B 38平分为两个相等的夹角C 40；夹角C 40与夹角A 37的大小相等。
优选的，所述辐条6的设置形式为直拉式或交叉式；选用直拉式时，每根辐条6都不与其他辐条交叉；选用交叉式时，每根辐条6与其他辐条6交叉的最大数量是1，相邻两根辐条6交叉成“X”形。
优选的，过轮毂中心轴32作任一平面，外轮毂1和轴承7在该平面上的投影不发生任何重合。
优选的，所述外轮毂1的侧壁上设置螺纹3，通过螺纹连接的形式可以将外轮毂1安装到需要支撑的高温物体上。
优选的，过轮毂中心轴32作一个平面，螺纹3、外轮毂辐条安装孔2、轴承7三者在该平面上的投影的排列次序是：外轮毂辐条安装孔2的投影位于螺纹3和轴承7的投影中间。
本申请主要实现以下两个功能：
(1)将高温物体支撑起来，并让高温物体能在支撑机构上进行圆周运动；
(2)增加高温物体到支撑机构之间的热阻，以减少热量散失。
为了实现这两个功能，本申请参考借鉴了自行车轮的结构设计。显然，自行车轮具备了承重和圆周运动的功能；同时，因为辐条与外轮毂、内轮毂之间的接触面很小，所以外轮毂到内轮毂之间的热阻很大，这就有效地减少了外轮毂到内轮毂之间的热传导。
在参考借鉴的基础上，本实用新型针对全新的应用场景进行了创新的结构设计，力求用简单的机械结构和成熟的制造工艺来实现上述功能。比如，自行车轮采用花鼓来安装辐条，但是本申请并不能直接照搬这种结构，原因是：市场上并没有适用于本申请的花鼓型号，如果一定要在本申请上使用这种零件的话，只能采取定制的形式；但是，在实现大规模量产之前，定制花鼓的成本过于高昂，在经济上完全不可行。因此，为了降低成本，本申请将内轮毂设计成简单的薄壁圆筒结构，然后在内轮毂的侧壁直接打出用于安装辐条的孔。这样一来，只需最简单的车削、钻孔工艺即可完成加工制作，成本很低。外轮毂没有照搬自行车轮的结构，而是简化成带孔的薄壁圆筒结构，也是基于同样的道理。
得益于简单的机械结构和成熟的制造工艺，本申请的量产成本不到100元，经济效益非常显著。
附图说明
附图1是本实用新型的外观图。图中的标记为：1-外轮毂；2-外轮毂辐条安装孔；3-螺纹；4-内轮毂；5-内轮毂辐条安装孔；6-辐条；7-轴承。
附图2是本实用新型的剖面图。图中的标记为：1-外轮毂；2-外轮毂辐条安装孔；3-螺纹；4-内轮毂；5-内轮毂辐条安装孔；6-辐条；7-轴承；31-外轮毂辐条基准面；32-轮毂中心轴；34-内轮毂辐条基准面A；35-内轮毂辐条基准面B。
附图3是外轮毂的剖面图。图中的标记为：31-外轮毂辐条基准面；32-轮毂中心轴；33-外轮毂安装孔中心轴；37-夹角A。
附图4是内轮毂的剖面图。图中的标记为：32-轮毂中心轴；34-内轮毂辐条基准面A；35-内轮毂辐条基准面B；36-内轮毂安装孔中心轴；38-夹角B；39-中心轴投影；40-夹角C。
附图5是太阳能集热器的剖面图。图中的标记为：9-保温玻璃窗；10-光热转化器；11-罐体；12-支撑环；13-保温材料；31-输油孔；32-油仓。
附图6是蓄热容器的爆炸图。图中的标记为：7-轴承；8-隔热支撑装置；9-保温玻璃窗；10-光热转化器；11-罐体；12-支撑环；13-保温材料；14-光线入口；15-侧壁；16-底部；17-安装口；18-旋转接头；19-外壳；31-输油孔。
附图7是本实用新型的实施例图。图中的标记为：9-保温玻璃窗；20-蓄热容器；21-一次反光镜；22-二次反光镜；23-二次反光镜支撑杆；24-蓄热容器支撑臂；25-俯仰转动云台；26-俯仰转动电机；27-云台支撑脚；28-滚轮组件；29-水平转动轨道；30-水平转动电机。
具体实施方式
下面结合附图1-7，对本实用新型进行具体描述。
实施例
如附图7所示，本实施例主要由碟式太阳能聚光镜、蓄热容器20、蓄热容器支撑臂24、俯仰转动云台25、俯仰转动电机26、云台支撑脚27、滚轮组件28、水平转动轨道29、水平转动电机30组成，其功能是：根据太阳方位角调节碟式太阳能聚光镜的方位角，将阳光聚集到蓄热容器20中并转化成导热油的热能，然后保温储能；再根据用户的实际需求，将导热油从蓄热容器20中抽出，通过换热器生产热水、蒸汽和电力等；
如附图5所示，太阳能集热器由保温玻璃窗9、光热转化器10、罐体11、支撑环12、输油孔31组成；
如附图6所示，光热转化器10包括侧壁15和底部16；侧壁15和底部16连接成一个薄壁桶形结构，该薄壁桶形结构的开口即为光线入口14；光热转化器10的功能是将从光线入口14进入光热转化器10内部的光线转化为热能；
保温玻璃窗9安装在光热转化器10的光线入口14处，光线可以透过保温玻璃窗9进入光热转化器10的内部；
罐体11上有安装口17，光热转化器10通过安装口17嵌入罐体11内部，使得整个底部16和大部分侧壁15都位于罐体11内部；光热转化器10的侧壁15与安装口17的边缘通过焊接连接起来，使得光热转化器10与罐体11作为一个整体形成了一个封闭的油仓32(附图5)，油仓32内部填充有蓄热介质；
罐体11上有输油孔31，蓄热介质可以从输油孔31中流入或流出油仓32；
旋转接头18连接到输油孔31上，作用是保证输油管道在蓄热容器20旋转的过程中不会扭曲变形；
支撑环12为薄壁环型结构，通过焊接连接到罐体11上；支撑环12上设置有螺纹，通过螺纹连接的方式与隔热支撑装置8连接；
如附图1、2所示，隔热支撑装置8包括外轮毂1、内轮毂4、轴承7、将外轮毂1和内轮毂4连接起来的辐条6；外轮毂1和内轮毂4都是薄壁圆筒结构，两者的中心轴重合，即轮毂中心轴32；外轮毂1和内轮毂4的侧壁上设置了用于安装辐条的安装孔，即外轮毂辐条安装孔2和内轮毂辐条安装孔5；外轮毂辐条安装孔2、内轮毂辐条安装孔5和辐条6的数量同为32个；
辐条6为长杆结构，一端位于外轮毂辐条安装孔2内，另一端位于内轮毂辐条安装孔5内；
外轮毂1的侧壁上设置了螺纹3，与支撑环12上螺纹相匹配；过轮毂中心轴32作一个平面，螺纹3、外轮毂辐条安装孔2、轴承7三者在该平面上的投影的排列次序是：外轮毂辐条安装孔2的投影位于螺纹3和轴承7的投影中间；外轮毂1通过螺纹连接的方式安装到支撑环12上；
轴承7可承受径向载荷；轴承7的内圈固定在内轮毂4上，外圈可自由转动；过轮毂中心轴32作一个平面，外轮毂1和轴承7在该平面上的投影不发生任何重合；
如附图3所示，外轮毂辐条安装孔2的中心轴(即外轮毂安装孔中心轴33)位于外轮毂辐条基准面31内；外轮毂辐条基准面31垂直于轮毂中心轴32；所有的外轮毂安装孔中心轴33都与轮毂中心轴32相交于同一点；相邻两个外轮毂安装孔中心轴33形成一个夹角A37，所有的夹角A 37都相等；
如附图4所示，内轮毂辐条安装孔5分为数量相等的两组，每组16个，其中一组内轮毂辐条安装孔5的中心轴(即内轮毂安装孔中心轴36)位于内轮毂辐条基准面A 34内，另一组位于内轮毂辐条基准面B 35内；
如附图2所示，内轮毂辐条基准面A 34和内轮毂辐条基准面B 35都平行于外轮毂辐条基准面31，两者不仅分别位于外轮毂辐条基准面31的两侧，并且到外轮毂辐条基准面31的距离是相等的；
如附图4所示，在同一个平面内(内轮毂辐条基准面A 34或内轮毂辐条基准面B35)，所有的所述内轮毂安装孔中心轴36都与轮毂中心轴32相交于同一点；相邻两个内轮毂安装孔中心轴36形成一个夹角B 38，所有的夹角B 38都相等；
如果将内轮毂辐条基准面A 34上的内轮毂安装孔中心轴36投影到内轮毂辐条基准面B 35，那么这些中心轴投影39恰好将内轮毂安装孔中心轴36上的夹角B 38平分为两个相等的夹角C 40，而且夹角C 40与夹角A 37的大小相等；
如附图1、2所示，辐条6的设置方式为直拉式，每根辐条6都不与其他辐条交叉；
如附图6所示，太阳能集热器、隔热支撑装置8、旋转接头18和外壳19共同组成了蓄热容器20；
如附图7所示，碟式太阳能聚光镜由一次反光镜21、二次反光镜22、二次反光镜支撑杆23组成；一次反光镜21通过螺栓螺母等连接件固定在蓄热容器20上，二次反光镜22通过二次反光镜支撑杆23连接到蓄热容器20上；
轴承7的外圈连接到蓄热容器支撑臂24上，蓄热容器支撑臂24固定在俯仰转动云台25上；碟式太阳能聚光镜与蓄热容器20作为一个整体在云台25上拥有俯仰转动的自由度，可在俯仰转动电机26及减速传动机构的作用下实现俯仰转动；
俯仰转动云台25通过云台支撑脚27连接到滚轮组件28上，滚轮组件28可在水平转动轨道29上进行水平转动；水平转动轨道29上设置有内齿轮，与水平转动电机30的外齿轮互相啮合；碟式太阳能聚光镜、蓄热容器20、蓄热容器支撑臂24、俯仰转动云台25、云台支撑脚27、滚轮组件28等设备作为一个整体拥有水平转动的自由度，可在水平转动电机30的驱动下在水平转动轨道29上进行水平转动。
本实施例的工作流程为：
蓄热容器20上安装有九轴加速度陀螺仪角度传感器，可测量出碟式太阳能聚光镜的方位角；
单片机控制系统根据当地经纬度、日期和时间计算出太阳的方位角；
单片机控制系统根据碟式太阳能聚光镜方位角与太阳方位角的差值，驱动俯仰转动电机26和水平转动电机30，将该差值调节至误差允许范围内；
碟式太阳能聚光镜将阳光聚集到光热转化器10内部，把光热转化器10加热，光热转化器10再把蓄热容器20内部的导热油加热；
蓄热容器20内部的导热油在保温材料13的作用下，可实现长时间保温蓄热；
在油泵的作用下，蓄热容器20内部的导热油可以从旋转接头18中抽出，再通过换热器生成热水、蒸汽等。
隔热支撑装置8在本实施例中的功能主要是：
(1)通过蓄热容器支撑臂24将蓄热容器20支撑起来，并且确保碟式太阳能聚光镜与蓄热容器20作为一个整体能进行俯仰转动；
(2)减少蓄热容器20与蓄热容器支撑臂24之间的热量散失。
