CN108413619A - 一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，包括真空吸热管、抛物面反光镜、管支架、管轴承、总支架、支座、旋转接头、锥齿轮装置、控制箱。旋转接头用于连接转动的真空吸热管与固定的整个系统中的流体介质管路，以防流体介质泄漏。通过锥齿轮装置连接吸热管并用控制箱中的电机驱动真空吸热管转动。本发明通过高温旋转接头在槽式集热器中的运用，解决了传统槽式集热器吸热管受热不均的问题，使吸热管管壁上的温度梯度大大减小，提高了集热效率和系统安全性；由于受热均匀降低了对材料的要求，使装置成本下降；整个装置无特殊、复杂设计，便于生产和安装。特别适合在太阳辐射丰富，光电或光热产业成熟地区的槽式中高温系统中推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及槽式太阳能集热器领域，尤其涉及一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器。
背景技术
随着污染问题和能源危机的加剧，可再生能源的利用与发展变得愈发重要。我国幅员辽阔，具有丰富的太阳能资源，太阳能利用条件较好的地方约占中国国土的三分之二以上。太阳能在近几十年来发展迅速。在太阳能光热发电领域中，槽式系统具有成本较低、结构相对简单、技术相对成熟、可靠性高等优势。因使用抛物面聚光，在空间上，传统槽式太阳能吸热管靠近抛物面侧的得热集中，导致吸热管周向受热不均匀，则吸热管内的传热工质温度场和流场不均匀，吸热管热应力大，高温时可能会使吸热管弯曲变形甚至爆管；在时间上，由于太阳辐射强度本身不断变化导致入射到吸热管表面的热流不断变化，吸热管在运行过程中承受反复的温度循环易使吸热管表面产生龟裂，即产生热疲劳现象，时间长了会出现永久性的变形，致使吸热管偏离聚光器的焦线。因此，热流不均将导致集热器的集热效率大大下降，还会影响整个太阳能系统的安全性。
世界上的槽式太阳能热发电站大多以导热油作为流体介质，由于导热油性质的限制，该系统最多属于中温系统，此时热流不均导致的变形或爆管问题并不太突出，会缩短系统寿命但安全隐患不大，这种发电站相关技术发展已比较成熟。而当槽式系统为高温系统时，热流不均导致的问题已不容忽略，例如槽式直接蒸汽太阳能热发电系统，上述问题在国外投入试验运行的该系统已频有发生，至今还未实现真正意义上的商业化槽式直接蒸汽发电站的建立。这便暴露出了当前对太阳能高温吸热器热设计方面存在着严重认识不足，制约了槽式太阳能高温系统的大规模商业化的应用。
因此，在槽式太阳能高温系统方面，为使其大规模应用，需要提供一种新的技术方案给予解决。
发明内容
为了解决槽式太阳能集热器的吸热管受热不均的问题，提高其集热效率，提供一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，控制箱通过锥齿轮装置连接吸热管并使用电机驱动其转动，吸热管两端采用属于机械动态密封的旋转接头以防导热油泄露。本发明通过槽式太阳能集热器真空吸热管的转动，解决了传统槽式太阳能集热器的吸热管时间和空间上受热不均的问题，提高了集热效率和系统的安全性，并且减少了系统停运的几率；由于受热均匀，管壁材料收到的热应力减小，降低了对材料的要求，从而使得装置成本下降；整个装置无特殊、复杂设计，也无需改变吸热管的传统结构，便于生产和安装。
本发明解决关键技术问题所采用的技术方案是：一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，包括真空吸热管（由吸热管和玻璃外管组成）、抛物面反光镜、管支架、管轴承、总支架、支座、旋转接头、锥齿轮装置、控制箱。
按上述方案，所述的管轴承，是安装在玻璃外管外侧的滚珠轴承，与管支架连接，用于传递真空吸热管的转动并为其提供支撑。
按上述方案，所述的旋转接头，在机械应用中是用于连接静止的管道和旋转或往复运动的设备的连接密封装置，在本发明中用于连接吸热管与整个系统中的流体介质管路，吸热管转动，流体介质管路固定，旋转接头连接二者以防流体介质泄露。采用球面密封结构,耐高温弹簧补偿，包括内管、轴用弹性挡圈内卡环、滚珠轴承、垫片、平垫、套管（外壳）、弹簧、垫圈、止动环、轴用弹性挡圈外卡环。
按上述方案，锥齿轮装置用于连接吸热管与控制箱，用来传递两轴之间的运动和动力，锥齿轮两轴间的交角等于90°
按上述方案，控制箱位于集热器两端，内含电机、转轴控制装置、自动追日装置，与吸热管、抛物面反光镜之间均电性连接。
按上述方案，电机通过锥齿轮装置驱动吸热管，并带动玻璃外管一并转动。
按上述方案，转轴控制装置通过锥齿轮装置使吸热管匀速缓慢转动，自动追日装置使抛物面反光镜根据太阳辐射形成一定转角。
按上述方案，所述导热流体介质为导热油、水、水蒸气或熔盐。
本发明的重点在于槽式太阳能集热器真空吸热管的转动方式及其控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过高温旋转接头在槽式集热器中的运用，使吸热管受热均匀，管壁上的温度梯度大大减小，吸热管与外界散热也随之减小，提高了集热效率和系统的安全性，并且减少了系统停运的几率；由于受热均匀，管壁材料收到的热应力减小，降低了对材料的要求，从而使得装置成本下降；整个装置无特殊、复杂设计，便于生产和安装。特别适合在太阳辐射丰富，光电或光热产业成熟地区的槽式中高温系统中推广使用。
附图说明：
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明中的构件——旋转接头结构示意图。
图1中，1-吸热管；2-玻璃外管；3-抛物面反光镜；4-管支架；5-管轴承；6-总支架；7-支座；8-旋转接头；9-锥齿轮装置；10-控制箱；11-电机；12-转轴控制装置；13-自动追日装置。
图2中，14-内管；15-轴用弹性挡圈内卡环；16-滚珠轴承；17-垫片；18-平垫；19-套管（外壳）；20-弹簧；21-垫圈；22-止动环；23-轴用弹性挡圈外卡环。
具体实施方式：
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明涉及一种吸热管可转动的槽式太阳能集热器，包括吸热管（1）、玻璃外管（2）、抛物面反光镜（3）、管支架（4）、管轴承（5）、总支架（6）、支座（7）、旋转接头（8）、锥齿轮装置（9）、控制箱（10）、电机（11）、转轴控制装置（12）、自动追日装置（13），如图1所示。
其中旋转接头（8）包括内管（14）、轴用弹性挡圈内卡环（15）、滚珠轴承（16）、垫片（17）、平垫（18）、套管（外壳）（19）、弹簧（20）、垫圈（21）、止动环（22）、轴用弹性挡圈外卡环（23）如图2所示。
所述的支座（7）位于装置两侧最底端，用于支撑整个装置。
所述的总支架（6）用于支撑抛物面反光镜（3）。
所述的管轴承（5），是安装在玻璃外管（2）外侧的滚珠轴承，与管支架（4）连接，用于传递真空吸热管（吸热管（1）和玻璃外管（2））的转动并为其提供支撑。
所述的旋转接头（8）用于连接吸热管（1）与整个集热系统中的导热流体介质管路，装置运行时真空吸热管转动，流体介质管路固定，旋转接头连接二者以防流体介质泄露。
所述的锥齿轮装置（9）用于传递吸热管（1）和控制箱（10）之间的运动和动力，锥齿轮两轴间的交角等于90°。
所述的控制箱（10）位于集热器两端，内含电机（11）、转轴控制装置（12）、自动追日装置（13），与吸热管（1）、抛物面反光镜（3）之间均电性连接。
按上述方案，电机（11）通过锥齿轮装置（8）驱动吸热管（1），并带动玻璃外管（2）一并转动。
按上述方案，转轴控制装置（12）通过锥齿轮装置（8）使吸热管匀速缓慢转动，自动追日装置（13）使抛物面反光镜（3）根据太阳辐射形成一定转角。
本发明提供了一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，解决了槽式太阳能集热器的吸热管受热不均的问题，无需改变吸热管的传统结构，易于生产安装，由于管的转动从时间和空间上大大改善了其受热不均的现象，提高了槽式太阳能集热系统的效率，保证了系统的安全。由于受热均匀，管壁材料收到的热应力减小，降低了对材料的要求，从而使得装置成本下降；整个装置无特殊、复杂设计，便于生产和安装。特别适合在太阳辐射丰富，光电或光热产业成熟地区的槽式中高温系统中推广使用。
以上内容已经充分示出和描述了本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的多种变化、修饰、替换和变形，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，包括真空吸热管（由吸热管和玻璃外管组成）、抛物面反光镜、管支架、管轴承、总支架、支座、旋转接头、锥齿轮装置、控制箱。其中旋转接头包括内管、轴用弹性挡圈内卡环、滚珠轴承、垫片、平垫、套管（外壳）、弹簧、垫圈、止动环、轴用弹性挡圈外卡环。
2.根据权利要求1所述的一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，其特征在于：所述的管轴承，是安装在玻璃外管外侧的滚珠轴承，与管支架连接，用于传递真空吸热管的转动并为其提供支撑。
3.根据权利要求1所述的一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，其特征在于：所述的旋转接头用于连接吸热管与整个集热系统中的导热流体介质管路，装置运行时吸热管转动，流体介质管路固定，旋转接头连接二者以防流体介质泄露。采用球面密封结构,耐高温弹簧补偿，包括内管、轴用弹性挡圈内卡环、滚珠轴承、垫片、平垫、套管（外壳）、弹簧、垫圈、止动环、轴用弹性挡圈外卡环。
4.根据权利要求1所述的一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，其特征在于：锥齿轮装置用于连接吸热管与控制箱，用来传递两轴之间的运动和动力，锥齿轮两轴间的交角等于90°。
5.根据权利要求1所述的一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，其特征在于：控制箱位于集热器两端，内含电机、转轴控制装置、自动追日装置，与吸热管、抛物面反光镜之间均电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，其特征在于：电机通过锥齿轮装置驱动吸热管，并带动玻璃外管一并转动；转轴控制装置通过锥齿轮装置使吸热管迅速缓慢转动；自动追日装置使抛物面反光镜根据太阳辐射形成一定转角。
7.根据权利要求1所述的一种真空吸热管可转动的槽式太阳能集热器，其特征在于：通过高温旋转接头在槽式集热器中的运用，提高了集热效率和系统的安全性，并且减少了系统停运的几率；由于受热均匀，管壁材料收到的热应力减小，降低了对材料的要求，从而使得装置成本下降；整个装置无特殊、复杂设计，便于生产和安装。特别适合在太阳辐射丰富，光电或光热产业成熟地区的系统中推广使用。
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