CN102914063A - 辐射收集器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种辐射收集器，其包括一个至少部分地由柔性的膜形成的压力室，该压力室具有对于要反射的辐射透明的区域，其特征在于在压力室中固定布置的、具有柔性的膜的反射器，该反射器具有一个面对透明的区域的、反射辐射的侧面和一个与辐射相背离的侧面并且该反射器将压力室分成第一压力腔和第二压力腔，和其中设有用于当在运行中一个或两个压力腔的容积由于外部影响而被改变时在压力腔中产生和保持适于工作的在预定的范围中的压力的机构，其中用于产生在压力腔中的压力的所述机构具有将第一和第二压力腔相互连接的、用于在压力腔中存在的流体的跨流区域。

Description

辐射收集器
本申请是申请号20078002773.4，申请日2007年9月28日和发明名称为“辐射收集器”的原申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种辐射收集器。
背景技术
所述类型的辐射收集器或集中器应用于太阳能发电厂等中。
直到现在由于还没有克服光生伏打技术的缺陷而不能够应用该技术以近似弥补成本的方式产生太阳能电。相反，一些时间以来，太阳热发电厂已经在工业的规模上产电，其价格，相对于光生伏打技术而言，接近于采用常规方式产的电的当今普遍的商业价格。
在太阳热发电厂中，太阳的辐射通过收集器借助于集中器被反射和特定地聚焦到某个地点上，由此在该处形成高温。被集中的热量可以引出和用于运行热力机如涡轮机，该热力机又驱动发电的发电机。
目前使用三种基本形式的太阳热发电厂：盘式斯特林系统(Dish-Sterling-System)，塔式太阳能电站系统和抛物面槽式系统。
盘式斯特林系统装备有抛物面反射镜，它们将太阳光集中到其上布置有热量接收器的焦点上。反射镜可双轴转动地支承，以便能够跟踪当时的太阳位置，和具有几米直至10m和更大的直径，由此则达到每模块直至50kW的功率。在热量接收器中安装的斯特林发动机将热能直接地转换成机械功，而通过该机械功产电。
在这点上可以参见US-PS4,543,945中所述的实施例和在西班牙安装的欧盟Distal和Eurodish设备。
US-PS4,543,945在第一实施例中显示了具有一个压力室的收集器的结构原理，该压力室由两个圆的、相互上下重叠在一起的、在边缘上连接的膜构成，其中上部的膜是透明的而下部的膜具有反射层。在充气的状态下压力室具有透镜的形状，其中两个膜球形地弯曲，结果，通过透明的部分入射的辐射被反射层集中到一个区域中，在此处热量可以被取走。在第二实施例中，采用负压室取代压力室，从而通过环境压力将具有反射层的膜置于球形的工作位置上。
设备Distal I和Distal II(分别在1992年和1997年投入运行)具有安装在构架中的集中器，该集中器作为可扩张的膜绷在构架上和通过真空泵保持在工作位置上。原则上，该构架构成一个密封的空腔，该空腔用膜覆盖位，如在鼓的膜的情况下那样。通过真空泵产生的负压将形成集中器的膜吸入到构架中(或通过环境压力从外部压入到构架中)和然后占据基本上球形的，但是几乎是抛物面形状的工作位置。Distal II具有8.5m的反射镜直径或集中器直径。
采用膜具有重量小的优点，这又使得在其上安装膜的构架的费用较小。与常规的、重的和制造费用高的反射镜相比，其结构费用明显较小。对于具有高功率的系统，则将多个收集器(其本身是小的)对准到同一个热量接收器。
尽管结构费用在采用(透镜形状的)压力室下相对于上述负压结构的Distal II还可能有利地是较低的，但是该压力室至今为止还没有得到应用，因为在大尺寸下压力室的可变形性，和因而集中器的可变形性，例如由于风的原因，是非常大的缺陷。集中器的变形大大地减小了设备的效率。这种缺陷在可以防风保护地插入到刚性构架中的作为集中器的负压膜情况下是不存在的。
盘式斯特林系统在技术上是令人感兴趣的，但是用于在工业规模上生产电具有缺陷。
塔式太阳能发电站系统具有一个中央的、升高地(在＂塔＂上)安装的吸收器，其用于吸收通过上百个至上千的单个反射镜向它反射的太阳光，由此太阳的辐射能通过许多反射镜或集中器集中在吸收器中和由此使温度达到直至1300℃，这有利于连接在下游的热机(一般是用于发电的蒸汽涡轮机或流体涡轮机电站)的效率。在加尼福尼亚的设备＂Solartwo＂具有数个MW的功率。
抛物面槽发电厂具有大数量的收集器，它们具有横向尺寸较小的长形集中器，和由此不是具有一个焦点，而是具有一个聚焦线。这些线性集中器目前具有20m直至150m的长度。用于被集中的热量(直至近500℃)的吸收器管在聚焦线上延伸，该管将热量输送到发电厂。热油或过热水蒸气例如可以用作输送介质。
FR-PS1319144公开了一种用于抛物面槽发电厂的池式或槽式收集器，它具有圆柱形的压力室，该压力室具有一个透明的区域和一个反射的区域。采用这种设置原则上可以设想到，对通过圆柱形压力室分布的吸收器管沿着它的长度进行加热。按照所述FR-PS的另一个实施例具有在压力室中可枢转布置的、被压力加载的柔性的集中器，由此可以考虑在时间上受季节等的原因而改变的太阳位置。集中器通过其密封唇可移动地顶靠到圆柱形压力室的壁上，由此产生它的可枢转性。压力室由此具有通过集中器分开的两个压力区。在压力区之间可以达到的压力差被这样地限制，为了有利于集中器的可枢转性应该避免由于密封唇顶压在压力室的壁上出现的“过大的摩擦力”(＂friction ecxéssive＂)。如何建立和维持所需的压力(由于密封唇的有限的密封性存在一种通过压力室的恒定的泄漏空气流)不是要讨论的问题，因为有＂dispositif depompage appropriénon représenté＂。这种槽收集器的圆柱形构造在当今要求的上述尺寸下是不合乎要求的或是不实用的。其形成的巨大的例如可能被风影响的面积要求用结实的构架加强圆柱形的压力室，如已经在所述的FR-PS中关于圆柱形体的加强作用的＂nervures annulaires＂方面所提到的那样。由此该公开的实施例丧失了在FR-PS开头所述的重量较轻，输送较容易和有利的结构的优点。
在南加尼福尼亚的9个SEGS抛物面槽电站共同产生约350MW的功率；在内华达州的一个附加的电站应该在2007年并入该网中并且提供60MW以上的功率。抛物面槽发电厂的另一个示例是在安大路西亚的处于建设中的Andasol1系统，其具有510000m2的集中器面积和50MW的功率，其中吸收器管中的温度应该达到约400℃。成本估计为数个亿欧元
可以粗略地记录出一个太阳能发电厂的总费用的40％或更多产生于收集器，和发电厂的效率的确定是由集中器的质量决定的。
发明内容
相应地，本发明的任务是提供一种辐射收集器，它避免所述的缺陷，重量轻和便宜并且例如也可以在具有非常大的尺寸的作为槽式收集器的构造中使用。
该任务通过一种辐射收集器解决，该辐射收集器包括一个至少部分地由柔性的膜形成的压力室，该压力室具有对于要反射的辐射透明的区域，其特征在于在压力室中固定布置的、具有柔性的膜的反射器，该反射器具有一个面对透明的区域的、反射辐射的侧面和一个与辐射相背离的侧面并且该反射器将压力室分成第一压力腔和第二压力腔，和其中设有用于当在运行中一个或两个压力腔的容积由于外部影响而被改变时在压力腔中产生和保持适于工作的在预定的范围中的压力的机构，其中用于产生在压力腔中的压力的所述机构具有将第一和第二压力腔相互连接的、用于在压力腔中存在的流体的跨流区域。
由于压力腔中的压力即使在一个或两个压力腔的容积改变时也被保持，因此处于压力下的反射器的位置和由此它的功能保持不受影响，这大大地减小了受风的影响而不可避免的收集器变形的问题。
这适用于尤其是当设置了用于塔式太阳能发电厂的大的收集器时，亦即甚至可以具有大面积的展开的反射器，也适用于当设置了用于抛物面槽发电厂的尤其是大的收集器。抛物面槽发电厂的也是大的收集器通过它们的外表面由于(i)它们的尺寸以及由于(ii)流动技术上的原因和由于它们凸起地圆滑处理的形状而容易受到风的影响。同样的情况也适合被用于盘式斯特林系统收集器，其中较小的尺寸虽然导致较轻的(和较有利的)结构，但是由此也导致抵抗能力的减小。
在一个优选的实施例中，设有一个辐射收集器，其包括一个至少部分地由柔性的膜形成的压力室，该压力室具有用于要被集中的辐射的、透明的区域，包括一个固定布置在压力室中的，具有柔性的、流体密封的膜的集中器，该集中器具有一个与透明的区域面对的、反射辐射的侧面和一个与辐射相背离的侧面和气压地通过在反射的侧面上存在的压力保持在集中辐射的工作位置上，其中集中器将压力室分成具有较高的工作压力的第一压力腔和具有较低的工作压力的第二压力腔，和其中设有用于当在运行中由于外部影响改变一个或两个压力腔的容积时在压力腔中产生和维持适合工作的具有预定的差的压力的机构。
由于在该优选的实施例中集中器牢固地和流体密封地布置在压力室中，第一和第二压力腔是流体密封的，结果，一旦被建立的压力就保持维持状态和在两个压力腔之间可以恒定地保持一个非常小的差压而不需要大的调节费用。由于该差压即使在压力腔容积改变时也被维持，因此集中器的工作位置也保持不变，例如即使在风作用在压力室的表面上和使其变形的情况下，其一般的结果是导致相关的压力腔的容积改变。换言之情况是这样的，使压力室变形的外部影响不再不利地影响收集器的功能。
在一个特别优选的实施例中，可以在提出的任务之外使用一种作为集中器作用的、反射的膜，该膜由于不存在的(参见上面对于塔式太阳能发电厂的合适的实施例)或很小的差压(对于所有发电厂的合适的实施例)而受到较小的负荷和可以相应地构造。相对于常规的集中器，较低的负荷意味着集中器在工作位置上的较少的扩张和由此反射层受到较小的负荷，该反射层通常是较脆的(例如在用Mylar(迈拉)制成的膜上蒸汽淀积的铝层)。在较大扩张下在反射层(铝)中产生的微观裂纹的主要部分没有出现，这改善了集中器的反射能力和由此也改善发电厂的效率。此外膜可以设计成没有加强部分或具有很少的加强部分，如例如纤维加强件，此时则具有非常平滑的表面，其进一步有利地改善了集中器的反射能力。
在按照另一个特别优选的实施例中，通过流体通道向压力腔中加载压力空气，空气在该流体通道中可以在两个方向上流动，和在其中设有用于产生压力的风扇。通过风扇的恒定的转速即使在一个相对于外界(或其它的压力水平)敞开的通道下也能够将相配属的压力腔中的压力维持恒定。相对于外界敞开的通道也保证，在压力腔的容积突然变小情况下，例如由于一阵风，收集在压力腔中的流体的一个相应的部分可以排出到外界，而压力由于风扇继续转动而不会或仅仅短时间地下降到额定值以下。同样这也适用于压力腔容积增大的情况，其中在专业人员的相应的设计下通过风扇可以提供足够的空气，以始终维持额定压力。
附图说明
以下依照附图详细描述本发明。
图1示意地示出了在斯特林系统的示例上一个按照本发明的辐射收集器的横截面视图，
图2示出了在槽收集器的示例上图1的收集器的另一个实施例，
图3示出了图2的收集器的一个视图，
图4示出了按照本发明的收集器具有用于供给压力流体的设置的简图，
图5示意地示出了按照本发明的辐射收集器的另一个实施例的横截面视图，其适用于构造近似于抛物面形地弯曲的集中器，
图6示出了图5的收集器的一个特别的实施例，
图7示出了按照本发明的收集器的另一个实施例，其具有周边支撑环，
图8示出了按照图7的收集器的压力室的从下方看的视图，和
图9示出了按照图7的收集器的压力室的从上方看的俯视图。
具体实施方式
图1显示了一个辐射收集器1的横截面视图，它适用于例如盘式斯特林系统和在以下简称为＂收集器1＂。
收集器1具有构造成流体密封的膜的集中器2，它由柔性材料，例如由迈拉(Mylar)(聚脂薄膜)制成。集中器2的反射辐射3(此处为太阳辐射)的侧面4为此目的例如具有蒸汽淀积的或层积的铝层。可以使用任何合适的具有所需的反射特性的材料。集中器2的与辐射相背离的侧面用10表示，被反射的侧面4反射的辐射用3’表示。
集中器2牢固地布置在压力室5中，后者由至少部分柔性的膜形成。在所示的实施例中，压力室5在运行中具有透镜形状的具有圆的外形的轮廓和由一个下部的柔性的膜面6和上部的柔性的膜面7构成，该膜面7具有用于要被集中的辐射3的透明的区域8。集中器在两个膜面6，7之间延伸，直到压力室5的边缘区，其中通过设置的压力分布形成凸起的第一压力腔12和凹入的第二压力腔13。
膜6，7由PVC，PU或硅树脂涂层的纺织织物，如聚酯织物或玻璃纤维织物或其它合适的材料制成。上述成分也可以适当地组合。所述类型的纺织织物例如从FERRARI公司的名称为
Figure BSA00000755855900061
或Interglass公司的名称为ATEX3000的产品而为人所知。
作为用于透明的区域8或用于上部的柔性的膜7的材料，优选采用ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)或
原则上具有100至200微米厚度的ETFE薄膜是合适的。ETFE是非常透光的并且非常能抵挡UV辐射和耐受风蚀。同样合适的是高强度的透明的聚乙烯薄膜或其它的透明材料。膜6，7的厚度可以减小，如果该膜用一个宽网眼的薄钢或数量网罩住的话，该网在工作位置上排出由于在压力室5中存在的流体压力造成的负荷。
集中器2将压力室5分成具有较高工作压力的第一压力腔12和较低工作压力的第二压力腔13。集中器2通过该压差被气压地保持在使辐射集中的工作位置上，如图中所示。
第一流体通道14通到第一压力腔12，第二流体通道15通到第二压力腔13；其中，一种流体，在该情况下是空气，可以通过两个流体通道在两个方向上流动，以维持额定工作压力。每个流体通道14，15配置有优选构造成风扇17，18的流体泵。
在按照规定运行风扇17，18情况下，在第一压力腔12中建立压力，其中同时地空气通过通道15到达第二压力腔中。风扇17由例如具有压力传感器的合适的调节机构这样地进行控制，使第一压力腔12中的压力到达额定值，该额定值在1至5mbar的范围，优选在2至5mbar的范围和特别优选在3至4mbar的范围。风扇18由第二调节机构，其也可以具有压力传感器，这样地进行控制，使第二压力腔13中的压力较小，其中此时相对于第一压力腔12存在的差压小于0.5mbar，优选在0.05至0.2mbar的范围，和特别优选在0.05至0.1mbar的范围。调节机构以及风扇的驱动装置可以由专业人员容易地确定和设计，因此被省去以使附图清楚并且对其也不做更详细的描述。
通过这些压力值实现，一方面处于额定压力下的压力室5虽然其刚性足够使其能适于工作地用在发电厂中，但是用于收集器的具有8至15米的直径的上述膜材料的强度没有被负荷超过(该负荷在5mbar压力，即50kg/m下，至少到达约750kg/m)。
另一方面，使集中器2保持在工作位置上的预定的差压显著较小，结果可以使用较薄的膜和同时它的扩展较小，这反过来首先可以保护反射的涂层或实现质量改善的涂层，并且因此如上所述为明显提高收集器的效率和由此提高发电厂的效率作出贡献。此外，可以利用额定差压的小的改变(在此处通过适当地改变风扇转速)来非常精确地调节集中器2的曲率和由此调节它的聚焦点，从而即使由于温度，湿度，老化等等造成集中器膜的小的延伸变化也能够被简单、快速和精确地补偿。
如果在运行中压力腔12，13中的一个或两个的容积受外部影响被改变时，流体通道14，15与风扇17，18一起形成用于产生并继续维持在压力腔12，13中适于工作的预定的差压的机构：
如上所提及的，尽管处于额定压力下的压力室5具有一定的刚度，但是它在例如风的压力下的表现不是刚硬的，而是按照事物的本质是柔性的，结果压力室5的容积和由此其中一个或两个压力腔12，13的容积可以改变。例如第二压力腔13的变小在这种情况下必将导致压力增大和最终导致集中器位置的改变。换言之，在集中器2的可以到达的特性方面的有利的低差压在这种情况下不利的，和导致集中器2的易发生变化的位置稳定性，这反过来又会降低收集器的效率。但是通过流体通道15与风扇18的所示的设置防止了这种负面影响。
在风影响下部的柔性的膜6的情况下，空气被从第二压力腔13中挤出，和流入(在风扇的作用方向上)第一压力腔12中。通过适当的控制风扇18维持住额定差压。如果在压力腔13中又恢复了原始的容积，那么空气逆着风扇作用方向上相应地流回来。即使由于风的影响而出现差压短期波动，该波动也比在没有以所示方式作用的流体通道15情况下可以出现的波动小得多并且特别是被更大地衰减。结果是，太阳能发电厂可以在不利的气候期间利用本配置更长地维持由柔性的材料制成的收集器的运行。
风扇18不受外部影响的干扰始终维持差压。由于通过第二流体通道15而在压力腔12和13之间存在一个敞开的连接，因此在风扇18不转动情况下不会发生不允许的压力平衡。在＂静态的＂即不受干扰的运行状态下，处于流体通道15中的空气柱在转动的风扇18情况下保持静止，额定差压继续保持不变。
以与通过风扇17的相同方式，通过与外界连通的流体通道14维持第一压力腔12d中的额定压力或在上部的柔性的膜17变形情况下例如由于风的影响将该额定压力调节到额定值。
流体通道14(以及通道15)与构造成持续运行的风扇的流体泵一起的这种开式结构同时形成一种针对第一压力腔12(和第二压力腔13)的过压平衡：由于交变的白天温度和交变的太阳辐射，使得在压力室5的内部，尤其是在第一压力腔12中存在交变的温度，该交变的温度在封闭的压力室5情况下可能导致压力改变，这种压力改变会损坏膜6，7或集中器2。利用与外界始终敞开的连接，消除了这种危险，过压也可以在运转的风扇17(或也包括18)的逆流上放出。此外在第一压力腔12中的冷却中，用于额定压力所需的空气由于持续运转的风扇17而被按照需要输送到其中。换言之情况是这样的，即在流体通道中依据需要使空气在两个方向上流动，以使在相关联的压力腔12，13中具有额定工作压力。
在另一个实施例中，在集中器2本身上设置一个开口来取代流体通道15，该开口具有一个风扇(或另一个具有相同功能的流体泵)。此时该开口有利地布置在热量接收器20的阴影中(参见下面)。
依据集中器2的切割情况，该集中器在工作压力或额定差压下具有球形的或近似抛物面的形状和位于工作位置上，从而入射的太阳射线5通过受压力限制的球形的或抛物面的结构反射到一个聚焦点区域，在该区域中又布置有一个热量接收器20。
由柔性的材料，优选由膜制成的集中器2可以整体件地设计或由多个部分组装在一起。在整体件结构的情况下，在额定差压下本身抗拉的集中器材料有一定的扩张，从而产生一个球形的工作位置，即半球状的工作位置。如果采用多个部分，那么可以预先确定该工作位置，其中将不同部分的切割与球形的或抛物面形状进行匹配。
与热量接收器20相连接的是(在盘式斯特林系统的情况下)一台斯特林发动机21，其中热量接收器20和发动机21一起悬置在臂22上，该臂又牢固地支撑在收集器1的框架部件23上，使得在收集器1跟踪太阳位置而枢转时热量接收器20始终保持在集中器2的聚焦点区域中。
沿着弯曲地构造的框架部件23的边缘区域悬置压力室5，该框架部件可以构造成双T形支架，从而枢转驱动装置25的滚子24′可以使收集器1适当地枢转以便跟踪太阳位置。该用于太阳收集器的在两个方向上的适当的枢转驱动装置的构造对于专业人员来说是已知的，如例如由Dish和Eurodish系统中已知，因此在本情况下可以对于示意图中的情况保留只在一个方向上的枢转。
特别优选地，该框架基本上由水泥或预制的水泥构件制成，如更后面详细描述的那样。
下部的柔性的膜6和上部的柔性的膜7以及收集器2的上下放置的和相互连接起来的边缘被围绕支撑环26包绕并且以适当的、可以由专业人员实施的方式固定在支撑环上。支撑环26也用常规方式固定的框架部件23上。
结果是可提供一种相对于常规的反射镜重量大大减轻的集中器2，其允许这种收集器1的结构大大地简化，因此可以更有利地构造。
图2显示了按照本发明的池式或槽式收集器30的横截面视图。在通过反射的射线5′形成的聚焦线区域31中有一个用于被集中的辐射能的吸收器管32，该吸收器管悬置在具有支柱33和34的支座上。
基本上矩形构造的集中器35通过差压保持在适于工作的位置上，其中第一压力腔36中的额定压力比第二压力腔37中的大。为了简化附图，没有示出用于产生和维持在压力腔36，37中适于工作的预定的差压的机构，因为它们是与图1中所示的相同的方式构造的(参见通道14，15和风扇17，18)。
通过差压使得基本上矩形构造的集中器35的横截面球形地或近似抛物面地弯成拱形，其具有在纵向上平行延伸的表面线(Mantellinien)，从而涂覆在其上的反射层39这样地反射射线3，使得该射线在聚焦线区域31中和沿着该区域聚集。集中器35
辐射可通过的(或：考虑使用的材料辐射尽可能可通过的)上部的柔性的膜40与下部的，柔性的膜41一起形成枕垫形的矩形压力室42，在该压力室中流体密封地和牢固地布置集中器35和在上部的和下部的膜之间直到朝着收集器的边缘区延伸。压力室42通过集中器35被分成第一，凸起成形的压力腔和第二，凹入成形的压力腔。
压力室42通过框架46，例如通过一个为了简化视图没有示出的螺纹紧固件，支承在支座45上，该螺纹紧固件固定集中器35和柔性的膜40，41的上下叠置的边缘。
池式或槽式收集器30的基本结构包括必需的可活动性对于技术人员来说是已知的，例如由加尼福尼亚的SEGS设备系统得知。
由于开头所述的大的尺寸(长度直到150m或更长)通过按照本发明的收集器30实现的重量和成本的降低具有重要意义。可以粗略地估计重量可以从30kg/m2每m2集中器面积降低到10kg/m2，其中相应的成本降低为50％，即可以从当前的60$/m2下降到30$/m2。该比例也适用于按照本发明的其它实施例。
图3显示了在侧面由上方看的池收集器或槽收集器30的视图，以说明该比例。由压力腔36，37(图2)构成的压力区相应地具有长的矩形枕垫的形状。
与之相反，也可以通过相应的切割来构造集中器，其在侧面62具有半月形的侧壁，从而过压区具有圆柱形部段的形状，该圆柱形部段具有大致平行的侧壁。但是枕垫形是有利的，以便在早上较早的时候或在接近晚上较晚的时候还将在侧面50上入射到收集器30中的倾斜地入射的太阳光至少部分地转向到聚焦线区域31(图2)中。
在附图中示出了一个在功能上对应于通道14(图1)的流体通道51，也示出了一个在功能上对应于通道15(图1)的流体通道52。同样示出的是以风扇形式构造的流体泵53，54，它们具有与图1的风扇17，18相同的功能。其工作方式相应地参见针对图1的描述。
为了说明该比例，图4显示了通过具有保证按照本发明的功能的示意绘制的流体通道和流体泵的压力室5或42的横截面。
布置在流体通道60中的第一流体泵61在压力室62中的产生流体压力，该压力室由下部的，柔性的膜63和具有透明的区域69的上部的，柔性的膜64构成。压力室62被集中器65分成第一压力腔66和第二压力腔67。压力腔66，67通过流体通道70相互连接起来，其中在该通道中设有第二流体泵71，它构造成可以将流体从压力腔67泵送到压力腔66中。
在运行中流体泵71的泵送作用相对于流体泵70的泵送作用这样地设置，使得在压力腔66中建立和维持流体压力p+Δp和在压力腔67中建立和维持流体压力p。差压Δp作用到集中器65上和将集中器保持在使辐射集中的工作位置上。
在两个通道60，70中流体可以在两个方向上流动，从而始终可以发生由于压力腔66，67的变形或温度波动的压力平衡(压力腔66暴露在太阳下，压力腔67一般没有暴露)。流体泵，优选为风扇被相应地控制。
在附图中还示出了将压力室62夹持在其中的框架75。该框架(与图1的框架20和图2的框架46一样)优选地和令人惊异地由一种水泥结构构造。在图2的描述中提及的槽收集器尺寸情况下，用于具有足够刚度的框架的钢结构在材料成本和重量方面相对于例如预制的水泥构件的框架结构是不利的。太阳能发电厂优选设立在沙漠或其它偏僻地区。材料的运输，在此处是针对具有所需尺寸的钢制框架，是昂贵的。水泥结构实际上可以在任何地方现场地制造。
图5以图4的收集器的示意视图显示了按照本发明的辐射收集器的另一个实施例。相同的元件用相同的附图标记表示。
第二压力腔67具有置于中央的核心区80，该核心区通过构造成密封装置81的机构而与第一压力腔67的其余的区域82分开。通过该机构可以在核心区80中维持适于工作的气动压力，该气压小于第二压力腔67的其余的区域82中的压力。核心区80通过流体通道83与其余的区域82连接，其中流体通道82具有流体泵84。流体泵84又优选以风扇的形式构造，它布置在敞开的通道83中和在核心区80和其余的区域82之间产生一个压力降，使得在核心区中形成压力p1，该压力小于在其余的区域82中的压力p，其中压力p，如所述那么，比第一压力腔66中的压力小了Δp。换言之，情况下是为了减小核心区的气压压力，流体可以从核心区流出。
压力p1使得在运行中集中器65在它的中心比在它的外部边缘区域稍微更强地弯曲，结果它以抛物面程度多于球形程度的方式弯曲，相应地改善了辐射的集中和由此又一次提供了收集器的效率。
核心区因此位于集中器65的区域中，在该区域中希望它具有最大的曲率。在圆形的收集器的情况下是在它的中心，在槽收集器的情况下是沿着它的中央表面线。
在该实施例中专业人员也可以按照常规方式通过流体泵84的风扇设计压力调节机构。在此处也可以在外部影响的情况下发生压力平衡(部分地在与风扇的反流下)，如在针对图1和4的描述中所提及的那样。
密封装置优选具有密封唇，它可工作地与集中器65共同作用，即可以在核心区80和其余的区域82之间产生足够的密封，而不会对集中器65产生例如机械上的损伤。
在这点上特别优选的是一种密封装置，它的密封唇在运行中与集中器之间具有很小的距离，从而排除了任何机械损伤。为了避免机械损伤也设置可半透过的泡沫材料条作为与集中器65的接触元件。但是在具有密封唇或可半透过的泡沫材料条的距离情况下，空气隙或泡沫材料的尺寸这样地设计，使得从周围区域流入核心区的流体量小于通过流体泵84可以输送的流体量。
图6显示了图5的按照本发明的辐射收集器的另一个实施例。相同的元件也用相同的附图标记表示。
为了附图清楚起见省去了流体通道60，70(图5)。
更详细地示出了用于在核心区80中维持一个适于工作的气压压力的机构的一个特别的实施例，该压力小于第二压力腔67的其余的区域82中的压力。在框架部件23(也参见图1)上支撑有密封装置90，它与压力室62的下部的，柔性的膜的部段63′，63″，63′″流体密封地连接。密封装置90的与集中器65共同作用的元件优选与针对图5的描述中提及的元件相同地构造，其具有例如密封唇或可半透过的泡沫材料条。
由于密封装置90不是支撑在下部的，柔性的膜63(图5)上，而是支撑在支架部分23上，因此改善了压力室62的稳定性。
依据附图描述的实施例具有被施加了压力的集中器，因此在相应的压力腔中具有不同的压力。如果使用用于塔式太阳能发电厂的收集器，那么集中器的曲率不是强制性地需要的，因为塔处于相对很远的距离上。平面的或平的反射镜在这种发电厂得到很好的使用。
如果现在在附图中所示的实施例中将第一和第二压力腔中的压力维持相同的水平，那么集中器，即在该情况下是柔性的、反射的反射器，占据一个平的位置。此时具有良好反射特性的、本身是金银丝细工式制造的，即容易受伤的膜可以作为反射器使用，因为该膜由压力室保护。当压力室由于例如风的影响被变形时，反射器基本上继续保持在它的位置上，因为连接两个压力腔的溢流区域(也可称为跨流区域或流经区域)负责自发的压力平衡。溢流区域有利地构造成通道15(图1)；但是它也可以构造成反射器中的开口。
按照图7至9的另一个实施例也适合于抵制干扰的风的影响或可以实现用于压力室的相应较低的费用的悬置机构。
此外，每个过压区可以分成片区，以便改善机械稳定性，尤其是当使用按照图7的槽式设置时。
以下描述的实施例，尤其是具有支撑环134，可以与图7至9所示的那样实施或者与按照图1至6的一个实施例组合地实施。，换言之情况是这样的，例如支撑环134可以具有相应的好处地布置在所有实施例中。类似的情况也适合于分成片区的压力腔或环形腔构造的压力腔；专业人员可以自由地按照需要组合这些特征，它们不局限于所示的实施例。
图7现在以收集器130的形式显示了本发明的一种优选的实施例，收集器130基本上与前面的附图中的收集器结构相同，但是也可以不同地构造，其中反射层设置在压力室外壁的内侧面上，如图7所示。修改了压力室131的构造，其包括修改了的压力腔壁132和修改的压力腔壁133，其中压力室131固定在特殊构造的支撑环134上。
在此处在工作位置上旋转对称地构造的压力室131具有对称轴135(但是如提及的那样，压力室也可以不同地构造例如也可以是槽形的)。压力腔壁133在对称轴135的地点上相对于压力腔壁132被拉入和通过间隔件136固定在压力腔壁132上，从而形成环腔137形式的过压区。
间隔件136优选地由圆柱体138构成，其具有在两侧凸出的销栓，销栓通过开口不仅突入到壁132中而且突入到压力腔壁133中和在末端侧用封闭件139，410这样地连接，使得集中器132的壁或在图中显示的设置的对应部段和压力腔壁133流体密封地固定在圆柱体138和封闭件139，140之间。
这种设置的一个优点是集中器133或压力腔壁134由于压力负载而受到的负荷较低，由此依据不同的情况下可以实现具有大的反射面积的集中器133或可以实现较弱的尺寸设计。反射的面的损失相对于这些优点是不重要的。
外围环形的支撑环134也可以构造成可充气的结构；集中器单元131此时通过夹持环141和142与支撑环134固定连接，其中与框架部件114固定连接的下部的夹持环142承担支座的功能，该支座支承由集中器单元131和支撑环134组成的刚性的设置131，134。上部的夹持环142用于将设置131，134固定在框架部件113上。
两个夹持环141，142优选地相互拧接在一起，其中在压力腔壁133的集中器132的相互叠置的边缘中以及在支撑环134的适当的内凸缘中的的螺钉或相应的孔可以由专业人员容易地设计和因此为了附图更简洁而没有示出。
配有足够内压力的支撑环134(专业人员可以对此容易地测量)吸收由于环腔137中的压力而存在径向的向内指向的力的主要部分，从而夹持环141，142的尺寸可以设计而可以相应地较轻。
支撑环134的气压的构造不受集中器单元131的环腔结构的约束。它也可以取代支撑环120(图1)。与收集器的在本说明书中描述的其它元件一样，这种元件可以自由地组合而没有离开本发明的范围。
图8显示了图7的集中器单元131从下方看的立体图，而图9显示了从上方看的图。
这些图展示了压力室131和气压的支撑环134的相互间的尺寸。槽143显示了可以将设置131，134置于夹持环142上并且固定在其上的地点。
图9还显示了用于夹持环142的上部的槽144，封闭件140和对称轴135，其中清楚地表示了过压区137(图8)的环形腔的结构。
如提及的那样，设置131，134具有足够的刚性，以便被用于收集器120的轻的框架中和在使用中承受住通常的风的强度。

Claims (14)

1.辐射收集器，包括一个至少部分地由柔性的膜形成的压力室，该压力室具有对于要反射的辐射透明的区域，其特征在于在压力室中固定布置的、具有柔性的膜的反射器，该反射器具有一个面对透明的区域的、反射辐射的侧面和一个与辐射相背离的侧面并且该反射器将压力室分成第一压力腔和第二压力腔，和其中设有用于当在运行中一个或两个压力腔的容积由于外部影响而被改变时在压力腔中产生和保持适于工作的在预定的范围中的压力的机构，其中用于产生在压力腔中的压力的所述机构具有将第一和第二压力腔相互连接的、用于在压力腔中存在的流体的跨流区域。
2.按照权利要求1所述的辐射收集器，其中所述跨流区域具有一个流体泵。
3.按照权利要求2所述的辐射收集器，其中所述流体泵是风扇。
4.按照权利要求1所述的辐射收集器，其中所述跨流区域具有一个在反射器中的开口。
5.按照权利要求1所述的辐射收集器，其中所述跨流区域具有将第一压力腔与第二压力腔相连接的流体通道。
6.按照权利要求1所述的辐射收集器，其中集中器将压力室分成具有较高的工作压力的第一压力腔和具有较低的工作压力的第二压力腔，并且用于产生在压力腔中的压力的所述机构被构造成用于在压力腔中产生和保持适于工作的具有预定的差的压力，其中预定的差压小于0.5mbar，优选在0.05至0.2mbar的范围，和特别优选在0.05至0.1mbar的范围。
7.按照权利要求1或6所述的辐射收集器，其中在第一压力腔中的工作压力在1至5mbar的范围，优选在2至5mbar的范围和特别优选在3至4mbar的范围。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的辐射收集器，其中压力室具有带圆形外形的透镜形状的轮廓，该轮廓由上部的和下部的，各是柔性的膜面构造，它的上部的用于要被集中的辐射的膜面是透明的，其中集中器在上部的和下部的膜面之间直到朝着边缘区延伸地布置，使得在运行中第一压力腔凸起地成形和第二压力腔凹入地成形，和其中压力室沿着它的边缘区域悬置在一个框架上。
9.按照权利要求8所述的辐射收集器，其中所述框架基本上由水泥制成和优选设置预制的水泥构件。
10.按照权利要求1所述的辐射收集器(1，130)，其中集中器(2，132)由一种膜制成，该膜由用PVC，PU和/或硅树脂涂层的聚酯织物和/或一种优选由Mylar构成的聚酯膜和/或玻璃纤维织物制成，该织物在一个侧面设有反射辐射的涂层，其中该反射层优选由铝制成，特别优选通过蒸汽沉积制成。
11.按照权利要求1所述的辐射收集器(1，130)，其中压力腔壁(6，133)至少部分地由乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)构成，和优选地用高强度的PET和/或用钢网或塑料网加强。
12.按照前述权利要求中任一项所述的辐射收集器(1，130)，其中收集器在工作位置上具有旋转对称的形状和优选地构造成抛物面反射镜或反射的球面形拱顶。
13.按照权利要求1所述的辐射收集器(1，30)，其中收集器在运行状态中具有池或槽的形状。
14.按照权利要求1所述的辐射收集器(1，30)，其中收集器在运行状态中具有带抛物面构造的横截面的形状的池。
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