CN1230671A - 具有反射板组件的集热装置 - Google Patents

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Abstract

一集热装置装有一反射板组件和一带有一玻璃管的集热管,该玻璃管围绕反射板组件和集热管3。反射板组件设计成提供一能保持在一具有复合抛物面的集热装置中的复合抛物面精度的结构。反射板组件为一具有由两个抛物面形成的复合抛物面的用于聚光的组件。反射板组件包括一反射板和多个托架。反射板系在聚光侧经镜面加工并通过弯曲工序形成复合抛物面而形成。于聚光侧对侧将托架安装在反射板上。

Description

具有反射板组件的集热装置
本发明一般地涉及反射板组件。具体地说，本发明涉及一种具有聚光用反射板组件的集热装置。
作为经热媒体由太阳光获得热能或经太阳电池获得电能的装置，现已提出各种形式的装置。有一种装置具有一种反射板，其截面为一复合抛物面而不是单一的抛物面。
一典型的传统集热装置包括一截面为一复合抛物面的反射板和一集热管。该复合抛物面是一第一单一抛物面和一第二单一抛物面的组合，该两个抛物面具有一相同的焦点或聚焦点。
在上述集热装置中，反射板的复合抛物表面是很关键的。即使很小的复合抛物表面误差也会引起集热效率大大降低。反射板通常是在一金属片上加上若干涂覆层例如在其上涂覆一反射镜面然后并将该反射镜面的金属片形成一复合抛物面制成的。由于反射镜面金属片太薄，不能用于一压力加工装置，故一般通过弯曲将反射镜面金属片形成为反射板的形状。
将反射镜面金属片弯曲以形成一复合抛物面时，维持测量精度是很困难的。虽然采用压力加工装置可改善反射镜面的精度，但对一已作反射镜面处理的金属片难以采用压力加工装置。用树脂对金属片进行涂覆或使金属片增厚可维持测量精度，但增加了成本和反射板的重量。
鉴于上述情况，需要有一种能克服上述现有技术中的问题的集热装置的反射板组件。本发明即在于满足现有技术的这种需要以及其它需要，通过本揭示内容，这对熟悉本领域的人员将变得显而易见。
本发明的一个目的在于提供一种能维持复合抛物面的精度的反射板组件。
本发明的另一目的在于提供一种能维持复合抛物面的精度的具有一反射板的集热装置。
本发明第一方案的反射板组件是通过提供一聚光用反射板组件实现的，该组件具有一通过对多个抛物面加以结合而形成的组合抛物面。该反射板组件包括一反射板和多个托架。该反射板系通过对金属片进行反射镜面处理和弯曲以在聚光的一侧形成一复合抛物面。该多个托架的每一个均被安装在聚光侧的相对侧。
通过将多个托架安装在反射板上，可精确地维持复合抛物面的形状。通过将多个托架放置在适当位置，可使反射板组件的总重量比通过使整个反射板加厚来维持复合抛物面的精度的情况更轻。在本发明的反射板组件中，反射板是通过涂覆进行反射镜面处理的。
在本发明的反射板组件中，托架的形状为一具有一凸起部的肋。由于托架为一肋的形状，可将托架做得较轻而维持托架的刚度，该刚度是为维持反射板的复合抛物面的精度所必需的。
本发明的反射板组件具有这样的形状，以沿纵向延伸相同的横截面，并将反射板分为多个纵向部分。托架至少安装在划分反射板的纵向位置上。由于反射板是在纵向进行划分的，改善了反射板在制造中的弯曲因素。已划分的反射板通过托架连接在一起。这种方式系采用托架维持反射板的精度。此外，本发明的另一效果是还可采用托架沿纵向将多个反射板串行连接。
在一反射板组件中，托架系利用如粘结剂和双面涂覆的粘接带与反射板粘接的。
在本发明的反射板组件中，托架系由热膨胀率相同的的同样种类的材料或热膨胀率基本相似的不同种类的材料制成。托架包括一与反射板接合的接合部。
在本发明中，该接合部系形成在托架上。托架通过将该接合部与反射板接合而被安装在反射板上。当用这种方式安装托架时，采用热膨胀率不同的不同种类材料制成的反射板和托架会引起复合抛物面的变形。但在本发明中，反射板和托架系由热膨胀率相同的的同样种类的材料或热膨胀率基本相似的不同种类的材料制成。因此几乎不会因复合抛物面的温度变化而产生变形。
本发明的反射板具有一通过将多个抛物面结合形成的复合抛物面。反射板组件包括多个反射板和多个托架。该反射板系通过镜面处理和弯曲形成，以在聚光侧形成一单一抛物面。该托架系安装在聚光侧的相对侧。
在本发明中，一复合抛物面系通过采用托架将多个具有单一抛物面的反射板一体而形成。因此与将单一反射板形成一具有复合抛物面的形状的情况相比更容易形成一反射板并维持该形状的精度。如果连接反射板的托架的刚度高于反射板的刚度，则可维持复合抛物面的精度。
本发明的集热装置为一通过热媒体获得能量的装置，并包括一反射板组件、一集热管和一热媒体。该反射板组件具有一反射板和多个托架。光进入反射板组件。该集热管被配置在从反射板组件反射的光聚集处。该热媒体在集热管内部流动。
通过以下结合附图而揭示的本发明的几个较佳实施例的具体描述，本发明的这些或其它目的、特点、方面和优点对于熟悉本领域的人员将变得显而易见。
附图简单说明。
图1为本发明一实施例的具有一反射板组件的集热装置的示意立体图；
图2为图1所示集热装置的示意横剖面图；
图3为图1所示集热装置的示意端视图；
图4为图1所示集热装置的示意端视图；
图5为图1所示集热装置的示意端视图；
图6为一用于本发明另一实施例的与图1相似的集热装置的改进的反射板组件的分解立体图；
图7为用于图5所示反射板组件的托架的横剖面图；
图8为本发明另一实施例的托架的横剖面图；
图9为具有多个托架的另一实施例的反射板组件的立体图；
图10为带有部分地安装在反射板上的托架的图9的反射板组件的横剖面图；
图11为带有完全固定到反射板上的托架的图9和10的反射板组件的横剖面图。
相应特征在所有附图中均采用相似的标号。
参照图1，图中示出本发明一实施例的用于通过一热媒体集热的集热装置的实例。集热装置1由一反射板组件2和一集热管3组成。在该实施例中，集热装置1还包括一围绕反射板2和集热管3的玻璃管4。反射板2上固定连接有三个支承托架22。
如图2(集热装置1的一横剖面图)所示，反射板2的横剖面为一复合抛物面。该复合抛物面围绕中心对称并具有一左部2a和一右部2b，该左部和右部均为一抛物面。反射板2配置在内部空间为一真空的玻璃管4的内部。集热管3穿过玻璃管4并被配置在一由反射板2的左部2a和右部2b封闭的空间中，以使集热管3的横截面位置与反射板2的复合抛物面的焦点相应。
在集热管3从玻璃管4穿出的端部安装有一波纹管5，以防止集热管3从玻璃管4热膨胀。热媒体如油在集热管3内部流动。该热媒体吸收反射板2在集热管3中收集的热能。该热能然后以一传统方式加以传递，这里不作具体讨论。以这种方式收集的热能被用于各种目的如产生动力、冷却和使颗粒干燥。
集热装置1的角度不必根据太阳的位置调节，而能有效地从太阳收集热量。图3至5为从太阳收集光(热量)的集热装置1的示意图。集热装置1配置成该集热装置1的纵向为东西向，而且集热装置1在一横向转动以改变仰角。图3至5中的虚线所示矢量表示太阳光。图3为春分或秋分点中午时的阳光。图4为夏至点中午时的阳光。图5为冬至点中午时的阳光。如图3至5所示，由于反射板2包括一复合抛物面，即使当阳光进入集热装置1的入射角改变时，集热管3能有效地聚集很大范围的阳光。
参照图6，该图示出作为本发明的一实施例的一反射板组件2。该反射板组件2包括多个反射板21和多个托架22。图6的这个实施例适宜用于图1和2示出的集热装置1中。因此，本实施例中的特征凡与先前实施例相似特征相应的均采用相似的标号。
反射板21为水槽形件。每个反射板21均包括一具有一焦点或聚焦点的复合抛物面。反射板21具有一凹表面21c和一凸表面21d。凹表面21c具有镜面光洁度。每个反射板21的复合抛物面均为一由单一抛物面21a和单一抛物面21b形成的复合抛物面。单一抛物面21b围绕该复合抛物面的中心与单一抛物面21a对称。图6所示的反射板组件2包括两个由托架22支承并串行连接的反射板21。显而易见，熟悉本领域的人员可通过托架22将两个以上的反射板21串行连接。同样，在每个反射板21上可采用更少或更多的托架22。
反射板21由高纯度铝制成。每个反射板21均通过用树脂涂覆一平的铝板形成，籍以镀覆一镜面光洁度，并对板弯曲以形成如图6所示的复合抛物面。反射板21的厚度等于或小约1毫米。
托架22由纯铝制类金属的带板制成。该带板压制成每个带板的横截面为图7或图8所示的形状，也可为与图6所示的反射板21相应的带板形状。
如图7所示，每个托架22均具有一粘附到反射板21的凸表面或后表面21d的凸出部22a。反射板21和托架22通过粘结剂或双面涂覆粘接带相互粘接。每个托架22的厚度最好为小于约1毫米并大于反射板21的厚度。
反射板组件2系通过由托架22对多个反射板21进行弯曲而形成。该托架22系安装在该反射板21之间。在图6所示的实施例中，在每个反射板21的中间部安装有一个托架以保持刚度。
在该实施例中，通过在反射板21上安装多个托架22保持了反射板21中的复合抛物面的形状精度。反射板组件2的重量轻于通过将反射板21制作得较厚来保持复合抛物面的精度的情况。
在该实施例中，由于托架22为带有凸出部22a的肋状，可减少托架22的的厚度并减少托架22的数目，这些厚度和数目是为保持反射板21中的复合抛物面的精度所必需的。这种方式可减少反射板组件2的重量。
同样，在该实施例中，由于有若干反射板21沿纵向连接，在制造反射板21中弯曲得到改善。
如图8所示的具有两个凸出部23a和23b的托架23可用于保持反射板21的复合抛物面的精度并粘接反射抛物面，而不是具有如图7的所示横截面的托架22。
如图9和10所示，反射板21的复合抛物面的精度可通过在反射板21上安装一托架24来保持，如图9所示，该托架在两端处具有两个凸耳(接合部)24c和24d。托架24的凸耳24c和24d加以弯曲以与反射板21接合，而不是将托架22粘接在反射板21上。在该实施例中，托架24由纯铝制类金属的带板制成。凸耳24c和24d则与在反射板21的两端形成的凹槽26接合。
同样，在该实施例中，由于凹槽26与凸耳24c和24d接合，故易于在装配时使托架24相对于反射板21定位。通过凹槽26与凸耳24c和24d接合的方式可以是如图10和11所示那样通过将凸耳24c和24d弯曲并插入凹槽26内，或是通过将凸耳24c和24d弯曲并插入凹槽26内后再沿反射板21进一步弯曲凸耳24c和24d的尖部。
当用这些方法将反射板21与托架22、23或24相互粘接时，由于反射板21与托架22、23或24系由相似材料制成，这些材料具有基本相似的热膨胀率，故反射板21中的复合抛物面不会因温度变化而变形。
每个反射板21均可制造成两个单独部分，其中一个部分包括第一抛物面21a而另一个部分则包括第二抛物面21b。在该实施例中，反射板21的复合抛物面系通过由托架22对一具有一单一抛物面21a的反射板和一具有一单一抛物面21b的反射板组合而形成。与仅通过弯曲和成形来形成复合抛物面的情况相比，这种方式更易于在弯曲和成形后保持镜面表面的精度。
在本发明中，通过在反射板21上安装多个托架22、23或24，可保持复合抛物面形状的精度。也可沿纵向串行地连接多个反射板21。
虽然已选择了四个实施例来说明本发明，但显而易见，熟悉本领域的人员可对这些揭示内容作各种变化和修改，这些变化和修改不脱离所附权利要求限定的本发明的范围。而且，对于按照本发明的实施例的前述说明仅为说明而提供，并不用于对由所附权利要求及其等价物限定的本发明进行限制。

Claims (28)

1．一种用于聚光的反射板组件，包括：
一水槽状反射板，所述反射板具有一纵向长度、一第一伸长表面、一第二伸长表面和一包括一具有基本上单一的焦点的复合抛物面的横截面，所述第一表面具有一镜面光洁度并更靠近所述焦点，所述第二表面在所述第一表面的相对侧；以及
多个与所述反射板的所述第二表面固定接合以保持所述复合抛物面的托架。
2．如权利要求1所述的反射板组件，其特征在于，
所述反射板的所述横截面包括形成所述复合抛物面的一第一抛物面和一第二抛物面。
3．如权利要求1所述的反射板组件，其特征在于，
所述反射板的所述第一表面具有一形成所述镜面光洁度的涂层。
4．如权利要求2所述的反射板组件，其特征在于，
所述托架具有带有一肋部的轮廓表面，所述肋部具有一与所述反射板的所述第二表面接合的凸出部。
5．如权利要求1所述的反射板组件，其特征在于，
所述托架具有带有一肋部的轮廓表面，所述肋部具有一与所述反射板的所述第二表面接合的凸出部。
6．如权利要求1所述的反射板组件，其特征在于，
所述反射板的所述横截面沿所述纵向长度基本上均匀。
7．如权利要求1所述的反射板组件，其特征在于，
所述反射板被分为多个反射部，以使每个所述反射部的纵向长度均小于所述反射板的纵向长度；以及
所述托架至少被安装在所述反射部相互装设的纵向位置处，籍以将彼此邻接的所述反射部连接在一起。
8．如权利要求2所述的反射板组件，其特征在于，
所述反射板被分为多个反射部，以使每个所述反射部的纵向长度均小于所述反射板的纵向长度；以及
所述托架至少被安装在所述反射部相互装设的纵向位置处，籍以将彼此邻接的所述反射部连接在一起。
9．如权利要求6所述的反射板组件，其特征在于，
所述反射板被分为多个反射部，以使每个所述反射部的纵向长度均小于所述反射板的纵向长度；以及
所述托架至少被安装在所述反射部相互装设的纵向位置处，籍以将彼此邻接的所述反射部连接在一起。
10．如权利要求1所述的反射板组件，其特征在于，
所述托架与所述反射板的所述第二表面粘接地连接。
11．如权利要求1所述的反射板组件，其特征在于，
所述反射板还包括多个凹槽；以及
所述托架还包括与所述反射板的所述凹槽接合的接合部。
12．如权利要求11所述的反射板组件，其特征在于，
所述反射板和所述托架由热膨胀率基本上相同的材料制成。
13．如权利要求1所述的反射板组件，其特征在于，
所述反射板和所述托架由热膨胀率基本上相同的材料制成。
14．如权利要求8所述的反射板组件，其特征在于，
所述反射板和所述托架由热膨胀率基本上相同的材料制成。
15．一种用于经热媒体收集热量的集热装置，包括：
一水槽状反射板，所述反射板具有一纵向长度、一第一伸长表面、一第二伸长表面和一包括一具有基本上单一的焦点的复合抛物面的横截面，所述第一表面具有一镜面光洁度并更靠近所述焦点，所述第二表面在所述第一表面的相对侧；
多个与所述反射板的所述第二表面固定接合以保持所述复合抛物面的托架；以及
一集热管，所述集热管相对于所述反射板纵向配置以使所述集热管沿所述复合抛物面的所述焦点设置。
16．如权利要求15所述的集热装置，其特征在于，
所述反射板的所述横截面包括形成所述复合抛物面的一第一抛物面和一第二抛物面。
17．如权利要求15所述的集热装置，其特征在于，
所述反射板的所述第一表面具有一形成所述镜面光洁度的涂层。
18．如权利要求16所述的集热装置，其特征在于，
所述托架具有带有一肋部的轮廓表面，所述肋部具有一与所述反射板的所述第二表面接合的凸出部。
19．如权利要求15所述的集热装置，其特征在于，
所述托架具有带有一肋部的轮廓表面，所述肋部具有一与所述反射板的所述第二表面接合的凸出部。
20．如权利要求15所述的集热装置，其特征在于，
所述反射板的所述横截面沿所述纵向长度基本上均匀。
21．如权利要求15所述的集热装置，其特征在于，
所述反射板被分为多个反射部，以使每个所述反射部的纵向长度均小于所述反射板的纵向长度；以及
所述托架至少被安装在所述反射部相互装设的纵向位置处，籍以将彼此邻接的所述反射部连接在一起。
22．如权利要求16所述的集热装置，其特征在于，
所述反射板被分为多个反射部，以使每个所述反射部的纵向长度均小于所述反射板的纵向长度；以及
所述托架至少被安装在所述反射部相互装设的纵向位置处，籍以将彼此邻接的所述反射部连接在一起。
23．如权利要求20所述的集热装置，其特征在于，
所述反射板被分为多个反射部，以使每个所述反射部的纵向长度均小于所述反射板的纵向长度；以及
所述托架至少被安装在所述反射部相互装设的纵向位置处，籍以将彼此邻接的所述反射部连接在一起。
24．如权利要求15所述的集热装置，其特征在于，
所述托架与所述反射板的所述第二表面粘接地连接。
25．如权利要求15所述的集热装置，其特征在于，
所述反射板还包括多个凹槽；以及
所述托架还包括与所述反射板的所述凹槽接合的接合部。
26．如权利要求25所述的集热装置，其特征在于，
所述反射板和所述托架由热膨胀率基本上相同的材料制成。
27．如权利要求15所述的集热装置，其特征在于，
所述反射板和所述托架由热膨胀率基本上相同的材料制成。
28．如权利要求22所述的集热装置，其特征在于，
所述反射板和所述托架由热膨胀率基本上相同的材料制成。
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