專利名稱：新型膨脹補償裝置及生產(chǎn)該裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高集中太陽能接收管內(nèi)的膨脹補償裝置。
背景技術(shù)：
太陽熱技術(shù)的一般原理是基于將集中的太陽輻射產(chǎn)生通常用在標準發(fā)電廠的蒸汽。對具有相對較低密度的太陽能的收集是太陽能發(fā)電廠最大的挑戰(zhàn)之一?，F(xiàn)在有兩種類型的太陽能集中器線性集中器和點集中器。線性集中器因為其具有較小的自由度，所以較容易安裝，但是由于其集中度低，因此其比點集中器技術(shù)所能達到的溫度低。 這也是一直努力改進用在線性集中器內(nèi)的接收管的原因，努力提高它的收集效率并減少熱損失，從而提高太陽能集中電廠的整體性能。在本發(fā)明之前，我們對接收管中的部分元件反復(fù)考慮，尤其是膨脹補償裝置。通常，接收管由兩個同心管組成，在該兩個同心管之間產(chǎn)生真空。內(nèi)管由金屬材料制成，外管由玻璃，通常是硼硅酸鹽制成，流過內(nèi)管的液體被加熱。此處描述的元件，膨脹補償裝置，被設(shè)置在兩管之間，從而允許管子在縱長方向移動并保證真空度，以吸收由于金屬和玻璃的熱膨脹系數(shù)的不同而導(dǎo)致的壓力。在現(xiàn)有狀態(tài)中，該元件已經(jīng)有了幾種改進，結(jié)果最好的在US7013887中的SCHOTT內(nèi)公開。在所述申請文件中，膨脹補償裝置由折疊波紋管組成，該波紋管通過連接元件連接到金屬管，并且通過玻璃-金屬過渡件連接到玻璃管。所述連接裝置有很多缺點。其中一個缺點就是由于上述波紋管將更長或更短的玻璃管段覆蓋在其內(nèi)部，以致沒有太陽輻射穿過金屬管，從而降低了系統(tǒng)的性能。另一個缺點來自于波紋管的波片高度。由于膨脹補償裝置位于硼硅酸鹽管內(nèi)部，故上述波片的高度決定了硼硅酸鹽管的直徑。因此，波片越長，需要的硼硅酸鹽管的直徑越大，這就導(dǎo)致該產(chǎn)品價格高并且會增加熱損失。因此，本發(fā)明試圖提供一種新的補償裝置，其能滿足該型號元件的需求，并同時能提聞現(xiàn)在市場上存在的廣品的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種用于接收管的新型補償裝置的設(shè)計，其能解決目前存在的缺陷。該新型補償裝置包括波紋管，該波紋管是目前現(xiàn)有的，但是其中由雙波片代替了單波片，并且具有非對稱分布的結(jié)構(gòu)。由于利用了雙波片，使該裝置所需的長度降低到當(dāng)前現(xiàn)有的裝置長度的40%，并隨之帶來的結(jié)果是增大了玻璃管長度方向上穿過的太陽輻射，并因此大大提高了到達金屬接收管的太陽輻射量，從而提高了整個系統(tǒng)的性能。這樣設(shè)計的裝置，所占空間比現(xiàn)有的減少了 36%，這意味著大約有管子總長度的2%的部分被覆蓋并且沒有太陽穿過，而現(xiàn)有的裝置有4%被覆蓋。
基于上述原因，收集器的熱效率能提聞O. 8%到O. 9%。因此，由144根管子組成的50MWe拋物柱面形狀的收集器的一個標準環(huán)路中的液體溫度將能增高O. 95到I. 2 V。另ー個已經(jīng)存在的變化是，波紋管的波片高度從現(xiàn)在的52. 8mm降低到了改進后的34mm，從而在高度上降低了 35. 6%。已經(jīng)提到的另ー個改進之處是改變了波紋管的波片的分布。已經(jīng)證明的是，工作量最大的波片是距離蓋子最近的第二個波片，因此此處需要較大的高度，由于不需要使波紋管所有波片都具有最大的高度，故可以制造這樣的波紋管，即在其末端具有相對較短的波片，而在其中心具有較長的波片。這樣，不但可以減小玻璃管的直徑而且還能保證連接裝置的性能。玻璃管直徑的減小，可節(jié)省硼硅酸鹽材料，減少產(chǎn)生真空的成本并降低熱損失。
因此，新的設(shè)計，提高了接收管的熱集中性能，同時減小了管子的尺寸并降低了生產(chǎn)成本。


為了使說明書完整并幫助更好的理解本發(fā)明，此處提供一組附圖，其僅是解釋性的而并不作為對說明書的限制，具體表示如下圖I :太陽能接收管的全視圖；圖2 :接收管的剖視圖；圖3 :膨脹補償裝置的立體圖；圖4 :膨脹補償裝置的頂視圖；圖5:圖4中的A部分；圖6:圖5中的B部分；圖7:圖5中的C部分；圖8 :管子內(nèi)的膨脹補償裝置組件的細節(jié)圖。
具體實施例方式為了方便本發(fā)明的理解，下面將描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的膨脹補償裝置。首先，根據(jù)圖I所示，膨脹補償裝置是如圖所示的一個太陽能接收管(I)的一部分。上述接收管(I)具有大約4米的長度，并且如圖所示，通過支撐架(2)設(shè)于拋物柱面形狀的收集器的線性焦點處，這樣，接收管相對于地面的高度隨著收集器跟蹤太陽而發(fā)生變化，變化范圍是4到5. 5米。根據(jù)圖2進ー步解釋接收管(I)的結(jié)構(gòu)，可以看到，接收管(I)通常由金屬管(3)形成，在該金屬管(3)內(nèi)部流通熱傳導(dǎo)流體。金屬管(3)被通常是硼硅酸鹽材料的玻璃罩(4)包圍，并在兩管之間形成真空空間(5)。在該空間(5)內(nèi)形成防止熱損失的真空。在接收管(I)的每個端部設(shè)置雙波紋管形式的膨脹補償裝置(6 )，其可以補償玻璃罩(4)和金屬管(3)之間的熱膨脹系數(shù)的差額，并允許其在縱長方向移動。管道以蓋子形式的片體(7)結(jié)束。圖3、4和5示出了本發(fā)明裝置(6)的不同視圖。圖3是立體圖，圖4是頂視圖，圖5是膨脹補償裝置的剖視圖。
圖6示出了裝置的細節(jié)B。此處可以看出，其設(shè)計為具有雙波紋管，外部波紋管(9)的波片朝向玻璃管(4)，內(nèi)部波紋管(10)的波片朝向金屬管(3)。還可以看到，波片在高度方向上非対稱分布，靠近蓋子(7)的第二個波片(8)相對較高，因為其進行強度較大的工作，并且靠近末端的波片的高度逐漸變小。這種波片高度的不同，以及在長度上從短到長的設(shè)計可減小硼硅酸鹽管(4)的直徑，因為波紋管最末端波片的長度決定管子的直徑。這樣就使得本發(fā)明的硼硅酸鹽管的直徑比目前使用的管子的直徑小，從而節(jié)約了成本。圖7包含圖5中標示的細節(jié)C。其示出了裝置(6)的端部制作是如何完成的。膨脹補償裝置的生產(chǎn)方法包括以下步驟利用液壓成形技術(shù)生產(chǎn)兩個同軸本體。主要是通過高壓液體的處理，實現(xiàn)材料(通常是金屬)的形成過程。最普通的方法是通過引入高壓下形成的液體，在靠近具有波紋管形狀的矩陣壁處形成鋼管。另外為了防止在經(jīng)受強大膨脹的區(qū)域內(nèi)的管子的厚度過薄，可以使用同時軸向加壓。將得到的兩個片體利用微等離子焊接到相同材料的金屬環(huán)上，以形成膨脹補償裝置的最終組件。權(quán)利要求
1.一種用于太陽能接收管的新型膨脹補償裝置，其特征在于，其通過兩個反向?qū)ΨQ的波紋管形的片體形成，上述兩個片體具有非對稱分布的波片，從靠近接收管的蓋子(7)的裝置末端開始數(shù)起的第二個波片(8 )的高度是最高的，且隨著波片接近裝置的末端，波片的高度逐漸變小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型膨脹補償裝置，其特征在于，波紋管的波片具有34mm的最大高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型膨脹補償裝置，其特征在于，膨脹補償裝置的長度不足上述管子總長度的2%。
4.一種前面任一項權(quán)利要求所述的膨脹補償裝置的制造方法，其特征在于，利用液壓成形技術(shù)制造兩個同心波紋管形狀的主體；通過引入高壓下形成的液體，在靠近具有波紋管形狀的矩陣壁處形成管體；將得到的兩個片體利用微等離子或類似物焊接到相同材料的環(huán)體上，以形成膨脹補償裝置的最終組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膨脹補償裝置的制造方法，其特征在于，采用同時軸向加壓以防止在經(jīng)受強大膨脹的區(qū)域內(nèi)的管子的厚度過薄。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膨脹補償裝置的制造方法，其特征在于，管子和環(huán)體都由金屬制成，通常是鋼。
全文摘要
一種用于太陽能接收管的新型膨脹補償裝置以及該裝置的制造方法，該接收管具有雙波紋管設(shè)計，其中波紋管的波片高度是不規(guī)則的，但第二個波片較高(此處承受較大的負載)并且向末端逐漸變矮。具有這樣設(shè)計的膨脹補償裝置提高了接收管的性能，使該裝置的長度變短，增加了吸收太陽輻射的表面面積，減小了玻璃管所需的直徑并且節(jié)約了成本。
文檔編號F24J2/46GK102648382SQ201080051481
公開日2012年8月22日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者J·A·瑞克·桑切斯, J·佩雷茲·弗貝雷利達, J·阿森西亞·佩雷茲·阿雷韋瑞, M·A·赫羅納·曼特雷索, N·馬丁內(nèi)斯·桑斯索, P·J·鮑曼賓·奧爾特加 申請人:阿文戈亞太陽能新技術(shù)公司