专利名称：太阳能系统的辐射热量护罩的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及所谓聚焦聚集器型的太阳能收集系统的领域。更加具体地说，本发明涉及一种这样聚集器的辐射热量护罩。
背景技术：
快速开采自然能量资源及搜寻对环境友好的能量资源和把能量提供到远方社区或者工厂中的需要提高了太阳能系统的重要性并且得到了改善。但是，由于考虑到经济性和效率，商业太阳能仍然只得到有限使用。然后，连续的研究提高了这些太阳能系统的效率，该系统逐渐地能够更加节省成本，并且使它们变得更加有利的。
各种各样的太阳能收集系统公知为，借助收集太阳能并且把它转换成热能，从而把太阳能转换成其它形式的有用能量。然后，以各种方式来消费热能。
一种特殊的太阳能系统是所谓的“聚焦聚集器型”，其中，聚集器元件(HCE)安装在反射件的焦点处，为了提高太阳能系统的角度辐射效率，因此设置跟踪装置来在太阳通过天空时跟踪太阳。HCE包括液体流过其中的溅涂管，为了提高太阳能系统的效率，涂覆管安装在共轴线的半透明保护管(典型地由耐用玻璃形成)内，该保护管在其内部中形成真空。这些系统常常称为临界真空聚集器(UVAC)。
玻璃保护管保护涂覆管，该涂覆管由金属形成，涂有一层具有高辐射吸收系数的材料，并且使涂覆管的热量损失最小化。太阳热聚集器系统典型地为数十米长并且占着较大的场地。出于实际原因，太阳能系统由对准的涂覆管元件构成，这些管元件相互连接起来，以形成连续的线，同时保护玻璃管的段在这些涂覆管元件的主要部分上进行延伸，但是它们也可以不是连续的。
涂覆管和保护管具有不同的热膨胀系数，相应地，这些保护管不是连续的，因为温度变化将导致涂覆管和它们的相应保护管产生非均匀膨胀，从而导致对系统的严重损害。因此，利用合适的装置，需要把保护管密封地连接在涂覆管上，而该合适的装置提供了一些自由度，尤其沿着轴向提供了一些自由度，从而允许玻璃管在金属涂覆管上进行不同的膨胀，同时在保护管内保持真空。
这种元件是波纹管形连接元件，该连接元件具有一个轴向端，它密封地固定在涂覆管上；及相对端，它借助所谓的玻璃到金属的连接共轴线地连接到保护管上，其中波纹管的相应端的厚度明显减少，并且它的直径与玻璃管的直径相一致。借助熔化玻璃管的端部，厚度减少的属部分可以加入到熔化的玻璃管的边缘中，因此，它的边缘由玻璃来重叠，事实上，密封地焊接在那里。
但是，玻璃到金属的连接区域仍然脆弱，并且温度变化可以引起金属对玻璃元件的不同膨胀，从而导致真空损失，或者甚至使包封的玻璃保护管破裂。
尤其借助聚焦或者反射辐射，可以产生玻璃和金属元件的不同膨胀系数的问题，这些不是反射到热量收集元件的涂覆管中，而是反射到玻璃到金属的连接区域中。当太阳处于较小的角度时，产生了特殊问题，辐射被反射到HCE的玻璃到金属的连接区域中的一个上。例如，由于放置太阳能系统最有效以致HCE的纵向轴线设置成与子午线相平行，即沿着南北方向进行延伸，因此主要在每个保护管的北端上，在北半球上产生了光线撞击玻璃到金属的连接区域的问题。
本发明的目的是提供一种辐射护罩，以防止玻璃到金属的连接区域受到太阳光线的直射或者反射，从而在该连接区域上防止玻璃和金属元件进行不均匀的膨胀。
发明内容
根据本发明，提供了一种太阳能系统的辐射护罩，该护罩连接到连接元件上，而该连接元件把保护管密封地保持在热量收集元件上，因此辐射护罩以一种方式并且在一个位置上连接到那里，此外，在直射和反射太阳光线的太阳的极小辐射角度下，尽管连接元件进行轴向运动，但是它可以足够地保护玻璃到金属的连接区域，同时与HCE的有效收集区域的干扰尽可能地小，从而不会损害太阳能系统的整体效率。
根据本发明，提供一种太阳能系统，该系统包括反射器，热量收集元件(HCE)安装在反射器的焦点上，所述HCE包括具有纵向轴线的涂覆管，该纵向轴线在第一端和第二端之间进行延伸；涂覆管安装在共轴线抽空的包封玻璃管中；借助共轴线变形的连接元件通过玻璃到金属的连接(GMC)使它的远端可密封地固定到HCE上并且使它的近端可密封地连接到包封玻璃管的相应端上，使所述包封玻璃管固定在涂覆管的相应端上，其特征在于，辐射护罩组件在连接元件和GMC上进行延伸；借助接合邻近该近端与连接元件接合的支架，使所述辐射护罩组件固定到连接元件上。
根据本发明的一个实施例，护罩组件包括外部整体式护罩件，该护罩件在变形区域和GMC区域上方进行延伸。根据不同实施例，辐射护罩组件包括第一外部护罩件，它从近匝(convolution)向着连接元件的远端进行延伸；及第二外部护罩件，它从近匝向着玻璃管的相应端部进行延伸。相应地，第一护罩件保护连接元件，而第二护罩件保护GMC区域。
本发明的一个特殊特征是提供一种辐射护罩组件，该组件包括第一护罩件，它在连接元件(变形区域)上进行延伸；及第二护罩件，它在过渡区域和GMC区域上进行延伸。
根据另一方面，本发明还提供了一种内部护罩件，它在HCE和邻近GMC区域的包封玻璃管之间进行延伸；所述内部护罩件与纵向轴线相交。内部护罩件特别有利于在太阳处于小角度时防止玻璃到金属的连接区域受到光线反射。
根据本发明的实施例，外部护罩件形成有若干支架，这些支架沿着径向向内地伸出。根据本发明的实施例，所述这些支架与外部护罩件形成一体。但是，对于内部护罩件而言，所述支架可以不与护罩环成一体，并且以传递它们以径向偏压作用的方式来连接到那里。
为了得到更好的结果，至少护罩组件的外部表面可以反射，例如借助太阳能反射涂层剂、借助合适地精加工(抛光)高反射率的太阳能金属、等等来实现这种反射。
本发明的其它方面还涉及护罩件的结构和它们的制造。
为了理解本发明和在实践中如何实现它，现在，参照附图，借助非限制性的例子来描述一些实施例，在附图中图1A是聚焦聚集器型太阳能系统的示意图；图1B是现有技术太阳能装置中的玻璃到金属的连接的剖视图；图2A是图1A中标记为II的聚集器的北端的放大视图，它示出了聚焦太阳光线从聚集器的反射器反射到玻璃到金属的连接中；图2B是图2A的侧视图，它示出了太阳光线从焦点出来反射到玻璃到金属的连接中；图3A是热量收集元件的结合端部的透视图，其中热量收集元件安装有本发明实施例的辐射护罩；图3B是通过图3A的纵向剖视图；图4是图3B中标记为IV的部分的局部剖视图，它示出了本发明的辐射护罩的实施例；图5A是本发明实施例的外部护罩件的等比例的视图；图5B是在图5A中所看到的护罩件的侧视图；图5C是图5A和5B的护罩件的展开图；图6是另一个实施例的局部剖视图，该实施例保护本发明的玻璃到金属的区域；图7A是根据图7的实施例来使用的外部护罩件的等比例视图；图7B是图7A的护罩件的侧视图；图7C是图7A的护罩件的展开图；图8A是本发明的、内部辐射护罩件的组件的等比例视图；图8B是图8A的护罩件的分解等比例视图；及图8C是图8A的护罩件的侧视图，它借助虚线示出了护罩件的支架的变形位置。
具体实施例方式
首先参照附图中的图1A，这些附图示出了总体上用10来表示的太阳能连接系统。这种太阳能系统可以是太阳能场中的一部分，而太阳能场可以安装多达数百米的聚集器装置，如图1所示。聚集器系统包括若干共轴线对准的聚集器装置12，每个装置12包括集热元件(HCE)，该集热元件固定在太阳反射器18的焦点上，该太阳反射器18在这个例子中是槽式反射器。每个太阳能装置12安装在具有跟踪机构的支架20上，该跟踪机构(未示出)设置成当太阳通过天空时跟踪太阳。
集热元件(HCE)包括溅涂管(spatter coated tube)16(涂有辐射能吸收层)，这种布置使得邻接装置12的集热元件相互连接起来，例如借助使用流过其中的热量收集流体来焊接，以实现这种连接。
为了提高太阳能系统的热效率和保护这些涂覆管，因此每个管16共轴线地安装在真空保护玻璃管24中。为了使空间26(图1B、3A、3B)保持处于真空，因此提供合适布置来把保护管24密封地支撑在涂覆管16上方，这个借助波纹管形连接元件来实现，该连接元件总体上用30来表示，如图1B所示。连接元件30包括若干匝32，其中最未端36密封地支承在保持环38上，而保持环38借助40处的焊接来密封地固定在涂覆管16上。相应地，连接元件的未端轴向地固定在涂覆管16上。圆筒部分46从连接元件的近匝42进行延伸，该圆筒部分46与管子16共轴线地延伸并且具有逐渐减少的厚度。这个部分称为玻璃到金属的连接区域。管形部分46的端部48明显较薄，并且它的直径与保护管24的较窄部分50的相一致，因此熔化玻璃管的端部在所谓的玻璃到金属的连接中可以实现与金属元件的端部48的连接。
连接元件30和保护管24具有不同的膨胀系数，因此与玻璃保护管24相比，连接元件30膨胀得更多。这种膨胀借助连接元件30的这些匝来轴向吸收。但是，在极热的情况下，连接元件不能处理玻璃管的膨胀和连接管的膨胀，这可以导致严重损害集热装置。这个尤其可以产生在由反射器18所聚焦或者反射的太阳光线56上，在图2A和2B中用线58来表示。
借助下面方法来克服上述问题提供辐射护罩组件，在图3A和3B中该组件总体上用60来表示，而图4是放大视图。
辐射组件60包括第一外部护罩件62、第二外部护罩件64和内部辐射护罩件68，该护罩件68只设置在收集装置的北端上，即设置在用N来表示的、图3A和3B的右手侧连接处，如图4中所看到的一样。当太阳处在较低位置上而光线以倾斜角度进行反射时，内部护罩件68尤其有用。例如，这产生在集热装置的北端上(在北半球中安装在南北方向上)，因此一些特殊装置设置来阻止这种辐射。
第一和第二外部辐射护罩62和64各自与涂覆管16的纵向轴线共轴线，这种布置使得第一护罩件62保护连接元件30的匝部分，而第二护罩件64保护玻璃到金属的连接区域46。外部护罩件62和64。
优选地，护罩件的外部表面(面向辐射)通过下面方法来产生高度反射合适地精加工例如抛光高度反射的金属，或者涂覆例如进行银涂覆，以提高反射率并且减少加热护罩件。
最好如图4所示，外部护罩件62和64在连接元件30和玻璃到金属的连接区域46上方共轴线地延伸。这种布置使得两个护罩件各自具有若干支架70和72，这些支架径向延伸并且适合与连接元件30的最近匝74相接合。这种布置使得连接元件30的轴向变形使得护罩件产生相应的轴向移动，从而使连接元件和玻璃到金属的连接区域露出到聚焦或者反射辐射中的量最小化，并且防止连接元件30受到环境损害(提高氧化等)。
借助内部辐射护罩68还可以保护玻璃到金属的连接区域，该护罩68使得可以缩短第二外部护罩件64的长度，因此可以避免与保护玻璃管24和涂覆管16的有效长度产生干扰。相应地，第二外部护罩件64的近端76和内部护罩件的径向部分78共轴线地共同延伸。
现在，参照图5A-5C，这些图示出了外部护罩件的一个特殊实施例。事实上，相同结构适合于第一和第二外部护罩件，唯一的不同在于它的长度和直径。
总体上用90来表示的这种护罩件由材料92的平带来形成(图5C)，该平带形成有若干突出部94，这些突出部94最后构成了支架96(图5A和5B)，这些支架被折叠，从而沿着径向向内地延伸。这些支架与图4中的支架70和72相一致。
带92的宽度W与相应第一或者第二外部护罩件64的长度相一致，而突出部94的高度H与支架的实际长度相一致，从而支承近匝74，如图4所示。
带92还形成在具有两个槽102的第一端上，而它的相对端形成有两个突出部104，因此在使突出部94弯曲从而与带92的表面相垂直地延伸及然后形成护罩件以得到圆形、而这些支架接合近匝之后，护罩件借助把突出部104插入到槽102中及使突出部104弯曲来固定在合适位置上，其中这种弯曲类似于拉紧弯曲，如图3A所示。
外部护罩件的另一个实施例示出在图6中，其中提供了均匀的外部护罩件110，护罩横跨连接元件30和玻璃至金属的连接区域46的整个长度，连接区域46具有若干径向延伸的支架114，以与近匝74相接合并且支撑护罩件110。
图7A-7C示出了图6的外部护罩110的实施例，其中带116的宽度W与连接元件30和玻璃到金属的连接区域46的总体长度相一致。在图7A-7C所示的特殊实施例中，支架114由带形成一体，该带借助形成于其中的一些切口构成了护罩件。但是，应该知道，这种支架也可以由其它装置来形成，例如由本身公知的点焊这些径向突出部来形成。
现在，参照图8A-8C，这些附图涉及内部护罩件68。内部护罩件68为环形元件，该元件具有L形横截面，其中第一臂部分120适合在真空空间26内进行径向延伸(参见图1B、4和6)，该部分具有外部反射表面122，例如借助精加工、涂覆反射材料等来形成该反射表面。第二支架部分124与集热元件的纵向轴线共轴线地延伸，并且用来支撑偏压支架128。该环形成有三个孔130，这些孔适合于安装每个支架128的钩形部分134。
在装配位置上，支架128支承臂部分124的外部表面，同时钩形部分134安装在孔130内。在这个位置上，支架如图8C所示一样沿着径向向外地被偏压，但是它们可以变形到图8C中的虚线所示的位置上，从而以横跨的方式插入和接合连接元件30的近匝中，如图4和6所示。
如这些附图所示一样，内部护罩件在中间安装在真空空间26内，从而不与涂覆管16或者保护管24相接触，并且与第二外部护罩件64的延伸程度相类似，它沿着轴向进行延伸。
权利要求
1.一种太阳能系统，它包括反射器和热量收集元件(HCE)，热量收集元件安装在反射器的焦点上，所述HCE具有纵向轴线，该纵向轴线在第一端和第二端之间进行延伸；HCE包括安装在共轴线排空的包封玻璃管内的涂覆管；借助可共轴线变形的连接元件通过玻璃到金属的连接(GMC)使连接元件的远端密封地固定到涂覆管上并且使连接元件的近端密封地连接到包封玻璃管的相应端上，使所述包封玻璃管在其相应端部处固定在涂覆管上；其中，辐射护罩组件在连接元件和GMC上延伸；借助邻近该近端与连接元件接合的支架，使所述辐射护罩组件固定到连接元件上。
2.如权利要求1所述的太阳能系统，其特征在于，可变形的连接元件是波纹管型元件，该元件包括轴向变形区域，该区域形成有许多匝；及过渡区域，它从最近匝延伸到GMC区域中，其中支架接合连接元件的所述最近匝。
3.如权利要求2所述的太阳能系统，其特征在于，护罩组件包括外部整体式护罩件，该护罩件在变形区域和GMC区域上进行延伸。
4.如权利要求2所述的太阳能系统，其特征在于，辐射护罩组件包括第一外部护罩件，它从近匝向着连接元件的远端进行延伸；及第二外部护罩件，它从近匝向着玻璃管的相应端部进行延伸。
5.如权利要求2所述的太阳能系统，其特征在于，辐射护罩组件包括第一护罩件，它在变形区域上进行延伸；及第二护罩件，它在过渡区域和GMC区域上进行延伸。
6.如权利要求5所述的太阳能系统，其特征在于，借助支架接合到相同匝，使第一护罩件和第二护罩件固定到连接元件上。
7.如权利要求1所述的太阳能系统，其特征在于，这些支架是径向段，这些段与护罩件形成一体。
8.如权利要求4所述的太阳能系统，其特征在于，第一护罩件和第二护罩件相对于HCE的纵向轴线平行地延伸。
9.如权利要求2所述的太阳能系统，其特征在于，辐射护罩组件包括内部护罩件，该内部护罩件在涂覆管和邻近GMC区域的包封玻璃管之间进行延伸；所述内部护罩件与纵向轴线相交。
10.如权利要求9所述的太阳能系统，其特征在于，内部护罩件包括支架，这些支架与连接元件的最近匝相接合。
11.如权利要求10所述的太阳能系统，其特征在于，内部护罩件是具有L形截面的环形件，环形件的第一臂部分平行于涂覆管地进行延伸，而其它臂部分垂直于它地延伸。
12.如权利要求9所述的太阳能系统，其特征在于，内部护罩件的远端和第二护罩件的远端沿着轴向相互重叠。
13.如权利要求11所述的太阳能系统，其特征在于，内部护罩件包括支架，这些支架支承在第一臂部分上并且径向向外地偏压，从而接合在连接元件的最近匝内。
14.如权利要求1所述的太阳能系统，其特征在于，HCE的纵向轴线设置成与子午线相平行地延伸，因此第一端和第二端各自与北和南相一致。
15.如权利要求14所述的太阳能系统，其特征在于，HCE的两端安装有护罩组件。
16.如权利要求15所述的太阳能系统，其特征在于，至少位于HCE第二端处的护罩组件安装有内部护罩件，该内部护罩件在涂覆管和邻近GMC区域的包封玻璃管之间进行延伸；所述内部护罩件与纵向轴线相交。
17.如权利要求1所述的太阳能系统，其特征在于，至少护罩组件的零件的外表面可以反射光。
18.如权利要求4所述的太阳能系统，其特征在于，至少第一护罩件和第二护罩件的外表面由反射材料形成。
19.一种用于太阳能系统的辐射护罩组件，该太阳能系统包括反射器和热量收集元件(HCE)，该热量收集元件安装在反射器的焦点上，所述HCE包括具有纵向轴线的涂覆管，该纵向轴线在第一端和第二端之间延伸；涂覆管安装在共轴线排空的包封玻璃管内；借助可共轴线变形的连接元件通过玻璃到金属的连接(GMC)使它的远端密封地固定到涂覆管上并且使它的近端密封地连接到包封玻璃管的相应端上，使所述包封玻璃管在相应端部处固定到涂覆管；其中，所述辐射护罩组件在连接元件和GMC上方延伸；借助邻近该近端与连接元件接合的支架，使所述辐射护罩组件固定到连接元件上。
20.如权利要求19所述的辐射护罩组件，其特征在于，支架接合连接元件的最近匝。
21.如权利要求19所述的辐射护罩组件，它包括整体式护罩件，该护罩件在连接元件的轴向变形区域和GMC区域上方延伸。
22.如权利要求20所述的辐射护罩组件，它包括第一护罩件，它从近匝向着连接元件的远端进行延伸；及第二护罩件，它从近匝向着玻璃管的相应端部进行延伸。
23.如权利要求20所述的辐射护罩组件，它包括第一护罩件，它在连接元件的变形区域上进行延伸；及第二护罩件，它在连接元件的过渡区域和GMC区域上进行延伸。
24.如权利要求22所述的辐射护罩组件，其特征在于，借助支架接合到相同匝中，使第一护罩件和第二护罩件固定到连接元件上。
25.如权利要求19所述的辐射护罩组件，它还包括内部护罩件，该内部护罩件在涂覆管和邻近GMC区域的包封玻璃管之间进行延伸；所述内部护罩件与纵向轴线相交。
26.如权利要求19所述的辐射护罩组件，其特征在于，护罩件是材料带，该材料带形成封闭的环形并且固定在这个位置上；所述护罩件成一体地包括若干支架，这些支架沿着径向向内地延伸。
27.如权利要求19所述的辐射护罩组件，其特征在于，至少该组件的护罩件的外表面是反光的。
28.如权利要求25所述的辐射护罩组件，其特征在于，内部护罩件包括支架，这些支架与连接元件的最近匝相接合。
29.如权利要求25所述的辐射护罩组件，其特征在于，内部护罩件是具有L形截面的环形件，环形件的第一臂部分平行于HCE地进行延伸，而其它臂部分垂直于它地延伸。
30.如权利要求29所述的辐射护罩组件，其特征在于，内部护罩件包括支架，这些支架支承在第一臂部分上并且径向向外地偏压，从而接合在连接元件的最近匝内。
全文摘要
一种太阳能系统，它包括反射器和热量收集元件(HCE)，热量收集元件安装在反射器的焦点上。HCE包括安装在共轴线排空的包封玻璃管内的涂覆管。借助共轴线变形的连接元件通过玻璃到金属的连接(GMC)使它的远端密封地固定到涂覆管上并且使它的近端密封地连接到包封玻璃管的相应端上，使包封玻璃管固定在涂覆管的相应端部上。辐射护罩组件设置在连接元件和GMC上，并且借助支架接合邻近近端的连接元件，使辐射护罩组件固定到连接元件上。
文档编号F24J2/05GK1608189SQ02826061
公开日2005年4月20日 申请日期2002年11月13日 优先权日2001年11月13日
发明者乔尔·施瓦茨曼, 什穆埃尔·克拉普瓦尔德, 梅纳什·瓦尔凯, 伊莱·曼德尔伯格, 阿维·布伦米勒 申请人:索勒尔太阳能系统有限公司