一種基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器的制作方法

專利名稱：一種基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器的制作方法
技術領域：
本發明屬于太陽能高溫聚熱發電技術領域，涉及太陽能高溫聚光集熱裝置，特別 涉及一種基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器。
背景技術：
目前，普遍使用的太陽能復合拋物面聚光器都是應用在太陽能低溫領域，主要是 采用真空管或熱管作為吸收管，其構造設計主要是在聚光器的一側或頂部設計一個平面的 受光口來接受平行光源，設計相對簡單。但因其受到真空管或熱管管徑小的限制，及受光口 增大而聚光比急劇減小導致大角度范圍內的聚光效率不高問題的影響，使用范圍受到很大 的限制。

發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種在大角度范圍內有較大聚光 比和較大接收角度的一種基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器。為了實現上述目的本發明采取的技術方案是一種基于提前量設計的復合拋物面 的高溫聚熱器，包括內反射聚光鏡，所述內反射聚光鏡固定在內反射聚光鏡支架上，所述內 反射聚光鏡支架上固定吸收管支架，所述吸收管支架上固定有吸收管；所述內反射聚光鏡 的鏡面是由兩段對稱的拋物面和兩段沿拋物面焦線對稱的漸開面組成的漸開線復合拋物 面。所述內反射聚光鏡支架上固定保溫層內罩，所述保溫層內罩上面依次設有保溫層 和保溫層外罩。所述內反射聚光鏡支架下方設有鋼化玻璃板，所述鋼化玻璃板下面設有玻璃板固 定板。所述吸收管管徑為50-100mm，提前量在10° -30°之間，最大接受角度為120°， 拋物線的焦點在吸收管截面圓的圓心上。所述的內反射聚光鏡支架和玻璃板固定板通過螺栓固定在橫梁底座上，所述的橫 梁底座設置在底座加固支撐上。所述內反射聚光鏡由鏡面反射鋁板制成，內表面經過陽極氧化處理，耐高溫沖擊 達 300"C。所述內反射聚光鏡支架由線切割加工而成，所述內反射聚光鏡支架之間通過固定 拉桿進行加強固定。所述的吸收管是鍍膜鋼管，管徑是60-80mm;所述吸收管支架由線切割加工而成。所述的保溫層外罩由不銹鋼制成。所述的鋼化玻璃板的兩側、玻璃板固定板之上設有透氣碳氈。本發明實施例的有益效果是與現有技術相比，本發明聚熱器改變了現有復合拋 物面聚光器的結構，內反射聚光鏡由鏡面反射鋁板制成，耐高溫性能強，強度高；內反射聚光鏡的鏡曲面由兩段拋物面和兩段漸開面復合組成，兩段拋物面的焦線分別落在高溫集熱 管內部關于其漸開面對稱的對稱面上，因為增加了兩段漸開面的提前量設計，所以聚光集 熱器的接光口也增加了寬度，從而增加了聚光器的聚光比和光的接收角度，可以將入射到 CPC受光面的所有光線均勻會聚到高溫集熱管的整個圓周，使得高溫集熱管可以最大程度 的接受光線的直射部分和耗散部分；因為增加了兩段漸開面的提前量設計也使吸收管和內 反射聚光鏡有了一定的距離，避免了因為吸收管與內反射聚光鏡直接接觸而使內反射聚光 鏡鏡面損壞。吸收管支架由線切割加工而成，加工精度高。采用本發明的結構，聚熱器內部 空氣與外部空氣不產生對流，避免了系統因對流而產生的對流損失。本發明成本低廉、易于 操作，并且曲面成型精度大幅提高，聚光集熱效果高，有利于太陽能中高溫熱利用系統的推 廣利用。


圖1是本發明實施例的橫截面示意圖；圖2是本發明實施例的側視圖；圖3是本發明實施例的反射面在入射光時的聚光光路圖，從圖中可以得出本 發明的聚光效率為92.5%。圖中1底座加固支撐，2橫梁底座，3玻璃板固定板，4內反射聚光鏡支架，5吸收 管支架，6吸收管，7鋼化玻璃板，8螺栓，9長螺栓，10固定拉桿，11鉚釘，12保溫層內罩，13 保溫層外罩，14內反射聚光鏡，15保溫層，16透氣碳氈，17短螺栓。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為對本發明的限定。參見圖1和圖2，一種基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，該聚熱器由聚 光組件、集熱組件、支撐支架組件、保溫組件、密封組件組成，四部分通過固定螺栓緊密連接 在一起。其中，聚光組件包括內反射聚光鏡14、內反射聚光鏡支架4 ；集熱組件包括吸收管 6和吸收管支架5 ；支撐支架組件包括橫梁底座2和底座加固支撐1 ；保溫組件包括保溫層 15、保溫層內罩12和保溫層外罩13 ；密封組件包括鋼化玻璃板7、玻璃板固定板3和透氣碳 氈16。內反射聚光鏡14的鏡面是由兩段對稱的拋物面和四段沿拋物面焦線對稱的漸開面 組成的漸開線復合拋物面。內反射聚光鏡14和保溫層內罩12通過螺栓8固定在內反射聚 光鏡支架4上，內反射聚光鏡支架4之間通過固定拉桿10進行加強固定，確保了內反射聚 光鏡支架4的穩定性和安裝精度；保溫層內罩12上面依次設有保溫層15和保溫層外罩13， 保溫層外罩13通過鉚釘11固定在橫梁底座2上，內反射聚光鏡支架4下方設有鋼化玻璃 板7，鋼化玻璃板7下面設有玻璃板固定板3，內反射聚光鏡支架4和玻璃板固定板3通過長 螺栓9固定在橫梁底座2上，橫梁底座2設置在底座加固支撐1上，鋼化玻璃板7的兩側、 玻璃板固定板3之上設有透氣碳氈16。吸收管支架5通過短螺栓17固定在內反射聚光鏡 支架4上，吸收管6通過吸收管支架5固定在確定的位置上。吸收管6確定的位置有2個 限制(1)吸收管6截面圓的圓心到漸開線頂點的距離由提前量確定；(2)拋物面的截面拋 物線的焦點在吸收管6截面圓的圓心上。吸收管6是鍍膜鋼管，管徑是70mm，避免了真空玻 璃封接的技術，降低了產品的制造價格，吸收管支架5由線切割加工而成。聚熱器各部分緊密連接，組成了一個半封閉的保溫系統，該聚熱器內部空氣與外部空氣不產生對流，避免了 系統因對流而產生的對流損失。本發明中吸收管管徑優選為70mm，提前量在10° -30°之 間，接收角度0° -120°，最大接受角度為120°，拋物線的焦點在吸收管截面圓的圓心上。本發明是用提前量設計復合拋物面高溫聚熱器，提前量是針對圓的漸開線的一個 角度的名稱，是指圓的漸開線繞圓心旋轉的角度，聚光器上用到的2個拋物面和2個漸開面 是通過吸收管、提前量和接受角度來限定的，只要給定吸收管管徑D、提前量和接受角度，就 可以確定拋物面和漸開面。參見圖3，反射面在討°入射光時的聚光光路圖，從圖中可以得 出本發明的聚光效率為92. 5%。本發明的實施例中，內反射聚光鏡由鏡面反射鋁板構成漸開線復合拋物面，內表 面經過陽極氧化處理，耐高溫沖擊達300°C ；內反射聚光鏡支架由線切割加工而成，從而保 證了內反射聚光鏡形狀輪廓精度，增大了內反射聚光鏡的聚光效率；保溫層隔絕了集熱器 上表面的熱輻射和空氣對流，增強了保溫效果，提高了系統的熱效率，保溫層外罩由不銹鋼 做成，增強了裝置的防水、防腐蝕和防輻射的能力，增加了裝置的使用壽命。鋼化玻璃板阻 斷了集熱器下表面的空氣對流換熱，提高了系統的熱效率。使用透氣碳氈，當內部壓力大于 外部壓力時，開始透氣，確保了集熱器的安全性。以上所述的實施例，只是本發明較優選的具體實施方式
的一種，本領域的技術人 員在本發明技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，其特征在于包括內反射聚光 鏡，所述內反射聚光鏡固定在內反射聚光鏡支架上，所述內反射聚光鏡支架上固定吸收管 支架，所述吸收管支架上固定有吸收管；所述內反射聚光鏡的鏡面是由兩段對稱的拋物面 和兩段沿拋物面焦線對稱的漸開面組成的漸開線復合拋物面。
2.根據權利要求1所述的基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，其特征在于 所述內反射聚光鏡支架上固定保溫層內罩，所述保溫層內罩上面依次設有保溫層和保溫層 外罩。
3.根據權利要求1所述的基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，其特征在于 所述內反射聚光鏡支架下方設有鋼化玻璃板，所述鋼化玻璃板下面設有玻璃板固定板。
4.根據權利要求1所述的基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，其特征在于 所述吸收管管徑為50-100mm，提前量在10° -30°之間，最大接受角度為120°，拋物線的 焦點在吸收管截面圓的圓心上。
5.根據權利要求1至4任一項所述的基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，其 特征在于所述的內反射聚光鏡支架和玻璃板固定板通過螺栓固定在橫梁底座上，所述的 橫梁底座設置在底座加固支撐上。
6.根據權利要求1所述的基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，其特征在于 所述內反射聚光鏡由鏡面反射鋁板制成，內表面經過陽極氧化處理，耐高溫沖擊達300°C。
7.根據權利要求1所述的基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，其特征在于 所述內反射聚光鏡支架由線切割加工而成，所述內反射聚光鏡支架之間通過固定拉桿進行 加強固定。
8.根據權利要求1所述的基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，其特征在于 所述的吸收管是鍍膜鋼管，管徑是50-100mm ；所述吸收管支架由線切割加工而成。
9.根據權利要求2所述的基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，其特征在于 所述的保溫層外罩由不銹鋼制成。
10.根據權利要求3所述的基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，其特征在于 所述的鋼化玻璃板的兩側、玻璃板固定板之上設有透氣碳氈。
全文摘要
本發明公開了一種基于提前量設計的復合拋物面的高溫聚熱器，包括內反射聚光鏡，所述內反射聚光鏡固定在內反射聚光鏡支架上，所述內反射聚光鏡支架上固定吸收管支架，所述吸收管支架上固定有吸收管；所述內反射聚光鏡的鏡面是由兩段對稱的拋物面和兩段沿拋物面焦線對稱的漸開面組成的漸開線復合拋物面。采用本發明的結構，聚熱器內部空氣與外部空氣不產生對流，避免了系統因對流而產生的對流損失。采用本發明，在大角度范圍內有較大聚光比和較大接收角度，其成本低廉、易于操作，并且曲面成型精度大幅提高，聚光集熱效果高，有利于太陽能中高溫熱利用系統的推廣利用。
文檔編號F24J2/12GK102062479SQ200910238180
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月17日 優先權日2009年11月17日
發明者劉玉衛, 熊勇剛, 陳洪晶 申請人:皇明太陽能股份有限公司