專利名稱：全玻真空太陽能集熱管的聚光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及全玻真空太陽能集熱管的聚光裝置。
在現(xiàn)有的技術(shù)中，常用的全玻真空太陽能集熱管的聚光裝置，多為平板形，也有拋物線形的。這樣的聚光裝置，對光輻射的聚焦效果都不理想。以斷面為拋物線形的聚光裝置為例，處在平行光束下的集熱管不可避免地要產(chǎn)生盲區(qū)。且每當(dāng)寒來暑往，季節(jié)變化時，太陽光進(jìn)入聚光裝置入射角相差很大，因而附屬的自動或手動的跟蹤機(jī)構(gòu)的采用，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本上升。外界的散射光能否聚焦，是人們尤為關(guān)心的問題。而要想提高多云或陰雨天氣之光熱能轉(zhuǎn)換效率的問題，則更需要研究解決。
本實(shí)用新型的目的，在于提供一種處在平行光束下集熱管不會產(chǎn)生盲區(qū)；能適合不同太陽光入射角的，而毋需加裝太陽跟蹤裝置的；能有效實(shí)現(xiàn)散射光聚焦的；多云或陰雨天氣光熱能轉(zhuǎn)換效率均較高的全玻真空太陽能集熱管的聚光裝置，以克服已有技術(shù)的不足。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的所采取的技術(shù)方案如下它同已有的聚光裝置一樣，由聚光板、左右側(cè)板以及裝置連接件支座、壓板、定位角鐵等組成，而所說的聚光板的橫截面呈歐米加“ω”狀，且所說的聚光板的“ω”狀的內(nèi)型面，為有規(guī)則的曲線。其右側(cè)面曲線與左側(cè)面曲線相對稱。根據(jù)具體情況，也可以不相對稱。
而所說的內(nèi)型面曲線，可以是漸開線，也可以是橢圓族外包絡(luò)線，也可以是拋物線族外包絡(luò)線，或由兩種或兩種以上的曲線所組成，而本實(shí)用新型優(yōu)選的是，其右側(cè)面曲線的S0P1段為漸開線，P1P2段為橢圓族外包絡(luò)線，P2P3段為拋物線族外包絡(luò)線，而其左側(cè)面曲線以O(shè)-O為對稱軸，與右側(cè)面曲線相對稱。
在不影響實(shí)用效果的基礎(chǔ)上，為了制作方便，降低制造成本，本實(shí)用新型的內(nèi)型面曲線之左、右側(cè)可以不相對稱，即其內(nèi)型面右側(cè)曲線構(gòu)成如同以上所述，而其內(nèi)型面左側(cè)曲線由漸開線S0P1’段，橢圓族外包絡(luò)線P1’P2’段和直線段P2’P3’段所構(gòu)成。
考慮到集光聚焦效果的有效增強(qiáng)，本實(shí)用新型的進(jìn)一步的改進(jìn)點(diǎn)還在于，所說的P2’P3’直線段，與過P2’的切線兩者之間設(shè)有一個傾角。
本實(shí)用新型優(yōu)選的直線P2’P3’段，與過P2’的切線兩者之間所設(shè)有的傾角為3°。
本實(shí)用新型通過上述改進(jìn)，基本解決了已有技術(shù)的不足。它可以使由不同角度進(jìn)入聚光裝置型面的平行光(直射)或散射光，經(jīng)一次或多次反射，都能聚集到一個指定的圓柱面上，也就是全玻真空太陽能集熱管的內(nèi)管壁涂層上，從而可以將太陽直射和散射的全部輻射能，盡可能地轉(zhuǎn)變成集熱管內(nèi)的水的熱能。因此，使用本實(shí)用新型可以根據(jù)需要，取得180℃的飽和蒸汽或沸騰水或生活用水。也就是說，本實(shí)用新型不但可以應(yīng)用于太陽能熱水器，在改變裝置連接件結(jié)構(gòu)形式后，也可以應(yīng)用于太陽灶和太陽能開水器。與此同時，當(dāng)其它條件相同，在太陽能熱水器上，使用本實(shí)用新型與平板型聚光裝置相比，可減少集熱管40％～50％，從而有效地減少了太陽能熱水器集熱管的根數(shù)，降低了生產(chǎn)制造成本。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型的軸測簡示圖。
圖2為
圖1的“ω”狀聚光板的A-A剖視示意圖。
圖3為本實(shí)用新型的“ω”狀聚光板的內(nèi)型面曲線構(gòu)作原理圖。
請參見
圖1、2和3，本實(shí)用新型由10個聚光板6、左側(cè)板2和右側(cè)板5以及裝置連接件支座1、壓板3、定位角鐵4等構(gòu)成。左側(cè)板2和右側(cè)板5分別固裝有2只支座1，左右各11只壓塊3緊壓在聚光板6的兩端沿口上。定位角塊4與左、右側(cè)板緊固成一體，其上平面支撐著聚光板6的底部，它既起到聚光板6的定位作用，又增強(qiáng)了左、右側(cè)板自身的剛性。相鄰的兩聚光板6間，靠扣壓彎邊7相連。左側(cè)板2和右側(cè)板5上所設(shè)的相互對應(yīng)的圓孔8，用以裝設(shè)全玻真空太陽能集熱管。支座l將整個本實(shí)用新型與太陽能熱水器的框架固定在一起。上述結(jié)構(gòu)可以保證太陽能集熱管與聚光板6有相對正確的位置，也就是保證太陽能集熱管的內(nèi)管壁吸收涂層圓柱面，和聚光板曲面設(shè)計(jì)的基圓圓柱面相重合。
本實(shí)用新型的聚光板6的型面曲線的構(gòu)作原理，請參見圖3。圖中，基圓S的直徑為φ37毫米，這符合清華大學(xué)所生產(chǎn)的全玻真空太陽能集熱管內(nèi)壁尺寸。
S0P1是基圓S的漸開線，r1=S1S0。
選定Pl，向基圓S作切線，切點(diǎn)S1；延長P1S1至P3’，P3’是對稱軸O-O所對稱圖形上的一點(diǎn)。
以P3’為一個焦點(diǎn)。而另一個焦點(diǎn)則在基圓S上移動，這樣所形成的橢圓族，其外包絡(luò)線為曲線段P1P2，ds=d(l+r)S2S1=∫ρ1ρ2d(l+r)]]>當(dāng)拋物線焦點(diǎn)沿基圓S上從S2向S3移動時?？梢缘玫綊佄锞€族外包絡(luò)線P2P3。
Lk+rk=l2+r2+SkS2其中，光輻射的入射窗口為P3P3’。
以O(shè)-O對稱軸言。左側(cè)圖形可與右側(cè)圖形相同，也可以被“裁剪”去一部分。本實(shí)用新型優(yōu)選采用其右側(cè)型面由漸開線S0P1段、橢圓族外包絡(luò)線P1P2段和拋物線族外包絡(luò)線P2P3段所組成，而左側(cè)型面由漸開線S0P1’段、橢圓族外包絡(luò)線P1’P2’段和直線P2’P3’段所組成。
直線P2’P3’段與過P2’的切線兩者之間的傾角為3°。
聚光板6優(yōu)選采用0.8毫米厚的不銹鋼板制作，其型面應(yīng)拋光成鏡面，表面粗糙度為0.1微米。當(dāng)然，也可以采用相應(yīng)厚度的合金鋁板制作。
本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)例如下實(shí)驗(yàn)例之一，以上海地區(qū)為例，其太陽輻射能為2.5兆焦/平方米時，當(dāng)太陽光集熱裝置投影面積為4平方米，聚光系數(shù)為4時，可產(chǎn)生過熱蒸汽，其溫度可達(dá)120℃，飽和蒸汽的蒸汽量為1.2公斤/時。
實(shí)驗(yàn)例之二，當(dāng)其他條件相同，使用本實(shí)用新型與平板型聚光裝置相比，可減少集熱管40％至50％。例如，在16根集熱管的平板型太陽能熱水器上，當(dāng)使用本實(shí)用新型時，只需8～10根集熱管即可。
實(shí)驗(yàn)例之三，當(dāng)集熱管南北方向斜置，從上午9點(diǎn)到下午2點(diǎn)，輻射能最大限度得到聚焦；其余時間以及陰雨、多霧等不良天氣，可比已有聚光裝置聚集到較多的輻射能量。
實(shí)驗(yàn)例之四，當(dāng)集熱管東西方向放置，則在我國版圖上，不管春夏秋冬都可以聚焦到較多的輻射能量，而不再需要任何太陽跟蹤裝置。
實(shí)施例證明，本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比較，具有實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
本實(shí)用新型的應(yīng)用范圍，不受本說明書描述的限制。
權(quán)利要求1.一種特別適合于太陽能熱水器的全玻真空太陽能集熱管的聚光裝置，由聚光板(6)、左側(cè)板(2)和右側(cè)板(5)以及裝置連接件支座(1)、壓板(3)、定位角鐵(4)等組成，其特征在于，所說的聚光板(6)的橫截面呈歐米加“ω”狀，且所說的聚光板(6)的“ω”狀的內(nèi)型面，為有規(guī)則的曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全玻真空太陽能集熱管的聚光裝置，其特征在于，所說的聚光板(6)的“ω”狀的內(nèi)型面，其右側(cè)面曲線的S0P1段為漸開線，P1P2段為橢圓族外包絡(luò)線，P2P3段為拋物線族外包絡(luò)線，而其左側(cè)型面曲線以O(shè)-O為對稱軸，與右側(cè)面曲線相對稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全玻真空太陽能集熱管的聚光裝置，其特征在于，所說的聚光板(6)的“ω”狀的內(nèi)型面，其右側(cè)面曲線SOP1段為漸開線，P1P2段為橢圓族外包絡(luò)線，P2P3段為拋物線族外包絡(luò)線，而其左側(cè)面的SOP1’段為漸開線，P1’P2’為橢圓族外包絡(luò)線，P2’P3’段為直線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全玻真空太陽能集熱管的聚光裝置，其特征在于，所說的P2’P3’直線段與過P2’點(diǎn)的切線兩者之間設(shè)有傾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全玻真空太陽能集熱管的聚光裝置，其特征在于，所說的P2’P3’直線段與過P2’點(diǎn)的切線兩者之間所設(shè)的傾角為3°。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種全玻真空太陽能集熱管的聚光裝置,以其聚光板6的橫截面呈歐米加“ω”狀為其主要特征,其右側(cè)型面由漸開線、橢圓族外包絡(luò)線和拋物線族外包絡(luò)線所構(gòu)成,而其左側(cè)型面曲線則以O(shè)－O為對稱軸,與右側(cè)面曲線相對稱。本實(shí)用新型具有聚光集熱效果好,在相同條件下,可以縮減太陽能熱水器集熱管的根數(shù),從而降低制造成本。在變更裝置連接件及結(jié)構(gòu)形式后,同樣適合于太陽灶、太陽能開水器應(yīng)用。
文檔編號F24J2/14GK2420581SQ9922941
公開日2001年2月21日 申請日期1999年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月16日
發(fā)明者孔凡榮, 楊振青 申請人:孔凡榮, 龐宏偉