用于菲涅尔太阳能装置的接收器系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于菲涅尔太阳能装置(100)的接收器系统(104、204)，该接收器系统包括：限定纵向方向的吸收器管(108、208)；与所述纵向方向平行地延伸并用于将光束聚集在所述吸收器管(108、208)上的镜阵列(112、212)；以及用于所述吸收器管(108、208)和所述镜阵列(112、212)的支撑框架(114、214)。用于保持所述吸收器管(108、208)的第一悬架(323)和用于保持所述镜阵列或所述镜阵列的至少部分的第二悬架(324)彼此独立地安装在所述支撑框架(114、214)上。所述第一悬架(323)具有第一补偿装置(758)，而所述第二悬架(324)具有第二补偿装置(758)。所述第一补偿装置和所述第二补偿装置(758)允许所述吸收器管和所述镜阵列或所述镜阵列的至少部分在所述纵向方向上不同的膨胀。
【专利说明】用于菲涅尔太阳能装置的接收器系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于菲涅尔太阳能装置的接收器系统，该接收器系统具有:限定纵向方向的吸收器管；平行于所述纵向方向的、作为用于将光束聚集在吸收器管上的二级聚光器的镜阵列；以及用于所述接收器管和所述镜阵列的支撑框架。
【背景技术】
[0002]普通的接收器系统是太阳能发电装置的一部分，其另外具有靠近地面平行安装的多排镜子形成的镜场的形式的初级聚光器，该初级聚光器将太阳射线聚集到接收器系统上，太阳射线随后再次通过其镜阵列投射，从而被聚集到吸收器管上。为此，接收器系统被发现在初级聚光器镜阵列上方几米高度处。根据不同情况下的收集器设计，4m至30m高的这种装置是已知的。二级聚光器具有合适的曲线轮廓，并且其将辐射向下投射到以最可能短的距离设置在其下方的吸收器管上。由所聚集的光辐射加热到几百度的传热流体经过吸收器管。例如，该热能够用于产生电流或作为过程热。
[0003]在过去的几年，这些类型的菲涅尔太阳能装置已经被发现处在加速发展阶段。针对该主题的更多最近的文献，例如Gabriel Morin等人的太阳能发展会议2011 (SolarPaces Conference2011),摘要之书中的文章“超级新星一蒸气超级加热线性菲涅尔收集器的建造、空气和性倉泛(Supernova——Construction, Control&Performance of Steam superheating linear Fresnel-Collector) ”和公开文献(未审查的专利申请)W02010/100293A1和 TO99/42765A1。
[0004]为了实现高效率，特别地，除了镜子和吸收器管的光学部件的表面质量之外，镜子和吸收器管的光学几何结构构造是基本先决条件，这已经是许多发明研究的主题。本发明的主题因此特别是涉及接收器管和镜阵列的调整，这在过去很少被注意到。
[0005]接收器系统在日常循环期间部分地经受非常高的和总体上非常不同的温度波动和环境影响。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是通过对温度波动和环境影响不太敏感的改进结构来构造太阳能装置，并因此最终还增加其效率和使用寿命。
[0007]该目的通过具有专利权利要求1的特征的菲涅尔太阳能的接收器系统来实现。
[0008]在一开始命名的类型的接收器系统中，用于保持吸收器管的第一悬架和用于保持镜阵列或镜阵列的至少部分的第二悬架彼此独立地安装在根据本发明的支撑框架上，第一悬架具有第一补偿装置，并且第二悬架具有第二补偿装置，并且所述第一补偿装置和第二补偿装置允许吸收器管和镜阵列在纵向方向上不同的膨胀。
[0009]本发明基于一方面吸收器管和另一方面镜阵列经受不同的温度波动的认识。而且，该两个部件由不同材料制造，从而它们在操作期间不同的膨胀。因为太阳能装置通常几百米长，所以被最强地加热的吸收器管的纵向膨胀可达到若干米。然而，镜子也由于被加热而有明显程度的膨胀，但是该膨胀与吸收器管的膨胀不同。此外，应考虑到，吸收器管连续地延伸太阳能装置的整个长度，而镜阵列在整个长度内被分成多个单独的段。
[0010]第一补偿装置和第二补偿装置各自基本上在纵向方向提供一个自由度，使得能够平衡吸收器管和镜阵列的独立膨胀。这样，有效地避免镜子表面的变形，特别是在利用铝镜的情况下。
[0011]如基于下面给出的实施例的示例变得清楚的，除线性补偿运动之外，例如通过连接到旋转接头，自由度还允许弯曲补偿运动，特别是圆形补偿运动，由此，然而，仅在纵向方向上延伸的补偿运动的切向分量是重要的。在该意义上，此处认为是“基本上在纵向方向上”的一个自由度。
[0012]根据本发明的有利实施例，接收器系统具有接收器管，接收器管包括吸收器管和至少部分地围绕吸收器管设置的套筒管。
[0013]因此，涉及真空接收器，其中吸收器管和接收器管之间的中间空间被抽空，以便用于吸收器管的表面的热隔离和保护。因为吸收器管和包围吸收器管的套筒管经受不同的热条件且因为吸收器管包括金属，但是套筒管包括玻璃，所以两个管不同程度地膨胀。套筒管因此被分段，且通常为膨胀波纹管形式的补偿元件以已知方式设置在每一个套筒管段和所述吸收器管之间，且波纹管以可移动的方式在补偿方向上固定套筒管，但是以其它方式尽可能刚性地将套筒管固定在吸收器管上。套筒管因而在支撑框架上安装在吸收器管和第一悬架上方，并顺应吸收器管的补偿运动。套筒管段和吸收器管之间的补偿元件仅用于补偿两者之间的相对运动。这样的真空接收器布置结构例如在专利申请DE 102 31 467 Al中描述。
[0014]支撑框架优选地具有平行于吸收器或接收器管并平行于镜阵列延伸的纵向支撑构件，第一悬架安装在该纵向支撑构件上。
[0015]特别优选的，纵向支撑构件设置在吸收器或接收器管和镜阵列上方。
[0016]镜阵列合适地具有至少一个开口，第一悬架通过该至少一个开口而被从纵向支撑构件引导到吸收器管。
[0017]本发明的有利提高提供:镜阵列具有在纵向方向上分开的第一镜元件和第二镜元件，在第一镜元件和第二镜元件之间具有间隙。
[0018]被分成至少两个镜元件的镜阵列具有呈该间隙形状的通风开口，并因此能够抵消在镜阵列的上部中的热积累。如果第一悬架通过镜阵列中的开口而被从纵向支撑构件引导到接收器管，则间隙还优选地形成该开口。这样，用于保持接收器或吸收器管的第一悬架可执行在纵向方向与镜阵列相对的不受限制的相对运动，而不会与镜阵列碰撞。
[0019]优选地，镜阵列具有第一轮廓元件和第二轮廓元件，这些第一轮廓元件和第二轮廓元件中的每一个均与第一镜元件或第二镜元件相关联，并在相关联的镜元件的背对接收器或吸收器管的一侧容纳相关联的镜元件。
[0020]目前为止，外壳已知仅用于整个接收器系统，镜阵列以及接收器管和支承部件两者都设置在该外壳内。外壳的目的是保护接收器系统免于环境影响和灰尘。与各个单独的镜元件相关联的轮廓元件也满足相同的目的，但是每一次取决于所需，轮廓元件具有以下优点:它们给各个单独的镜元件提供单独保护且因此可以与镜元件一起移动。因而，第一和第二轮廓元件优选地还附接到第二悬架。[0021]第一和第二镜元件各自有利地至少在一侧借助于补偿装置固定到相关联的第一和第二轮廓元件，所述补偿装置则允许镜元件和相关联的轮廓元件在纵向方向上不同的膨胀。这样，对于不同加热的镜元件和轮廓元件产生了进一步的膨胀补偿。
[0022]有利地，因为是成本有效的实施例的变型，所以第一轮廓元件和第二轮廓元件被构造成L形。
[0023]为了尽可能地避免辐射损失，镜阵列具有至少部分地以光学方式封闭第一和第二镜元件之间的间隙的镜段。
[0024]这可以优选地通过以下方式实现，该镜段形成为第三镜元件，并且镜阵列具有与第三镜元件相关联的第三、优选地U形的轮廓元件，第三轮廓元件在第三镜元件的背对吸收器管的一侧容纳第三镜元件。
[0025]在该情形中，第三轮廓元件优选地紧固到第一悬架。这样，吸收器或接收器管，连同第一悬架和中心的第三镜元件与轮廓元件一起形成独立于第二镜元件与其轮廓元件的结合单元，该单元的膨胀与第二镜元件的膨胀完全分开。
[0026]因为第三镜元件以及相关联的第三轮廓元件进而也经受不同的温度，并因此经受不同的纵向膨胀，因此已经证明了至少在一侧借助于补偿装置将第三镜元件固定到相关联的第三轮廓元件是有利的，所述补偿装置允许第三镜元件和相关联的轮廓元件在纵向方向上不同的膨胀。
[0027]如果在此陈述“镜阵列的至少部分”，则意味着至少两个位于外面的第一和第二镜元件，以及在它们存在的情况下，它们的相关联的轮廓元件。
[0028]可替代地，镜段形成为套筒管的反射表面。
[0029]这样的变化形式基本上从公开文献(未审查的专利申请)W02010/100293A1已知，但是在其中用于另一目的，即用于将接收器系统的镜阵列尽可能地靠近吸收器管，以便利用辐射损失，该辐射损失否则未被使用地穿过吸收器管和镜子之间的中间空间。
[0030]与作为第三镜元件或作为套筒管的反射表面的镜段的构造无关地，优选地在每一种情形中在第一镜元件和镜段之间以及第二镜元件和镜段之间留有空气间隙。
[0031]在镜段和该两个镜元件之间的区域中的空气间隙允许积聚的热空气从此处排出，使得镜元件以及镜段没有不必要地被加热。
[0032]优选地，镜阵列具有镜像对称的弯曲轮廓，具有至少一个、但优选两个位于顶部的顶点，空气间隙在每一种情形中设置在所述一个或多个顶点的区域中。
[0033]这确保被加热的空气能够从最高点离开且不会形成较高的死容积。这里，“在顶点的区域中”被理解为空气间隙也能够在弯曲轮廓的最高点下面一点被发现。位于顶部的顶点下面的弯曲轮廓的总高度的10%的区域作为空气间隙的优选位置给出。
[0034]特别优选的，作为第二补偿装置，第二悬架具有第一接头，该第一接头将一侧上的支撑框架连接到另一侧上的镜元件，并限定在纵向方向上的一个自由度。基本上，在此，两个相对刚性的单元的可移动连接部被理解为接头。
[0035]第一接头优选地形成为实心接头。在该实施例中，接头可通过单块实心体形成，但由于其平坦横截面，接头是柔性的。该形式的接头具有的优势是，在相对于彼此可移动的两个接头部件之间没有摩擦，且悬架因此在小偏转的情形中对磨损和维护不太敏感。
[0036]作为第一补偿装置，第一悬架优选地具有滚柱轴承或滑动轴承组件，特别是呈滚轮的形式，其设置成使得第一补偿装置能够沿着纵向支撑构件行进。
[0037]该形式的膨胀补偿基于吸收器管的相当大的纵向膨胀是特别合适的。
[0038]在本发明的特别优选的实施例中，第二悬架具有第二接头，第二接头将一侧上的支撑框架连接到另一侧上的镜阵列或镜阵列的部分，并限定横向于纵向方向的一个自由度。
[0039]这样的接头用于的目的是，镜阵列或其至少部分可以相对于吸收器或接收器管在侧向和/或竖直方向上移动，但是以捕获方式经由支撑框架而连接到吸收器或接收器管。这使得为了维护吸收器或接收器管的目的，能够以简单且限定的方式将镜阵列移动离开吸收器或接收器管，以及再次将其往回移动到确切设定的位置。
[0040]特别是，第二接头有利地是将镜阵列或镜阵列的至少部分向外摆动的旋转接头。
[0041]根据另一有利实施例，套筒管至少在中心纵向段上围绕吸收器管偏心地设置。
[0042]这样的实施例基本上也从公开文献(未审查的专利申请)W02010/100293A1已知。此处的以及在该文献中的偏心布置用于反射光辐射的较高产量或穿过吸收器管和镜阵列之间的中间空间的光射线的较小损失。
[0043]可替代地或另外地，为此，套筒管是渐缩的，优选地至少在中心纵向段上是渐缩的。该措施也用于减少吸收器管和套筒管之间的间隙，使得镜阵列可以布置在距吸收器管较短的距离处。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]将基于在下面描述的附图中示出的实施例示例解释本发明的另外特征和优势。其中:
[0045]图1示出了作为本发明的基础的初始情形的示意图；
[0046]图2示出了根据本发明的具有第一悬架和第二悬架的接收器系统的支撑框架的三维图示；
[0047]图3示出了根据本发明的接收器系统的实施例的示例的端视图；
[0048]图4示出了根据本发明的接收器系统的支撑框架的隔离图示；
[0049]图5示出了支撑框架的细节的侧视图，以示意用于保持镜阵列的第二悬架；
[0050]图6示出了用于图示镜阵列的接收器系统的段的侧视图；
[0051]图7示出了与接收器系统的第一悬架一起的接收器管的细节的侧视图；
[0052]图8示出了第一悬架的细节的透视视图；
[0053]图9示出了在图示分开的镜阵列的第一实施例中的接收器系统的示意性横截面；
[0054]图10示出了用于图示镜阵列的替代性分开的接收器系统的第二实施例的示意性横截面；
[0055]图11示出了与根据图9的实施例类似的接收器系统的示意性横截面，用于示意镜元件的通风；
[0056]图12A示出了套筒管偏心布置情况下的接收器管的第一实施例的侧视图；
[0057]图12B示出了具有渐缩的套筒管的接收器管的第二实施例的侧视图；并且
[0058]图13示出了根据本发明的接收器系统的替代性实施例的端视图。【具体实施方式】
[0059]在图1中，基于菲涅尔太阳能装置100的示意图示概述了用于解释作为本发明的基础的问题的初始情形。该装置具有平行对准的初级聚光器镜102形成的镜场，这些镜子靠近地面安装，并且在接收器系统104上排列，使得到达初级聚光器镜102的太阳光束从所述初级聚光器镜102基本上向上反射并尽可能没有损失地到达接收器系统104的检测区域。接收器系统104基本上具有三个功能部件，即，接收器管106，接收器管106则由吸收器管108和至少部分地在纵向方向上绕吸收器管108设置的套筒管110组成；镜阵列112，其平行于纵向方向，作为用于将从初级聚光器反射的光射线聚集到吸收器管108上的二级聚光器；以及支撑框架114，此处支撑框架114被大大简化地显示，支撑框架114具有支柱116和横向支撑件118。
[0060]从此处继续，本发明涉及这样的接收器管106和镜阵列112如何能够紧固到支撑框架114，从而使得该紧固为各个部件的不同长度膨胀的补偿提供足够的自由度的问题。到目前为止，接收器管和镜阵列已经被容纳在共同的外壳中，该外壳如同屋顶一样设置在镜阵列上方，保护其免于天气影响。在外壳内，共同的保持器从上方接合接收器管和镜阵列，并将它们固定在合适位置。实际上，这些保持器还允许在纵向方向上的补偿运动，但是仅用于接收器管和镜阵列两者的共同运动。为了公平对待截然不同的纵向膨胀，镜阵列的镜子仅在一侧上固定，并且仅在另一侧上被引导。然而，这没有导致部件的可靠运动，并且通常导致光学失调。
[0061]将首先基于图2和3更详细地解释本发明，由此在图2中为了清楚的目的而省略了接收器系统的基本部件，这些部件参考图3中的横截面进行解释。
[0062]接收器系统204具有上述类型的接收器管206、镜阵列212并且还具有作为支撑框架214的部件的支柱216和横向支撑件218。
[0063]支撑框架214还具有框架元件220，该框架元件220将横向支撑件218连接到纵向支撑构件222，所述纵向支撑构件222在接收器管206和镜阵列212上方延伸。此外，支撑框架214具有:用于保持接收器管206的第一悬架323 ;和用于保持镜阵列或镜阵列的至少部分的第二悬架324。该两个悬架323和324彼此独立地设置在框架元件220上。
[0064]更准确地说，第一悬架323具有滚轮(trolley) 326形式的第一补偿装置，该第一补偿装置被设置成能够在纵向方向上沿着纵向支撑构件322行进。这样，纵向支撑构件形成第一悬架的导轨，其能够补偿几乎无限的纵向膨胀，并且因此考虑到了被极大地加热的吸收器管的大膨胀。
[0065]第二悬架324具有条带328形式的第二补偿装置，该第二补偿装置在其固定端处一体式地结合到支撑框架214的框架元件220，且在另一侧、在其自由端处连接到镜阵列212的部分。条带328每个均形成了在纵向方向上，即横向于图示的平面的整体且平坦的实心单元，因此同时在其自由端上限定基本上在纵向方向上的一个自由度。这样，条带328形成实心接头形式的第一接头，其仅补偿在纵向方向上的有限的纵向膨胀，但是其对于镜阵列的相对较小膨胀而言是足够的。此外，原则上能够通过合适地选择条带328的长度和下面的两个悬架彼此之间在纵向方向上的距离或设置在它们之间的镜元件的长度而以简单的方式将接头的偏转调整到期望的膨胀长度。
[0066]将基于图4更详细地解释另外的细节，特别是第二悬架324的细节。除形成第一接头的条带328之外，第二悬架324还具有第二接头430，第二接头430形成为用于使镜阵列或镜阵列的部分横向于纵向方向向外摆动的旋转接头。镜阵列在操作位置借助于实线示出，并且在用于维护或改造的侧向的且向上向外摆动出来的位置借助于虚线示出。在改造(revision)位置，镜阵列离开设置在中心(参见图3)的接收器管，以便于所有侧面上的干预，且特别地，以这种方式保护敏感的镜元件免于受到由于干预而引起的破坏。
[0067]在此处示出的实施例中，镜阵列具有分开的第一镜元件和第二镜元件432和434，在第一镜元件和第二镜元件432和434之间具有在纵向方向上延伸的间隙436。间隙436还形成镜阵列中的开口，通过该开口将第一悬架323从纵向支撑构件222引导到接收器管206 ;参见图3。此外，镜阵列具有第一轮廓元件和第二轮廓元件438、440，第一轮廓元件和第二轮廓元件438、440每个均与第一或第二镜元件432、434相关联，轮廓元件在相关联的镜元件的背对接收器管的一侧上容纳相关联的镜元件，并因此保护其免于气候影响和灰尘。第一轮廓元件和第二轮廓元件438、440两者均构造成L形。
[0068]可在图5中认识到另外的细节，特别是支撑框架的另外的细节。图5示出在支柱216之上在之前描述的框架元件220的区域中的支撑框架。在侧视图中，示出支撑框架214的两个段在支柱的区域中彼此邻近。因此，框架元件220被拧到横向支撑件218的每一侧上，且这些元件中的每一个在一侧上支撑支撑框架214的相邻段中的一个。这可以被认识至IJ，纵向支撑构件222的分开的元件被拧到两个框架220中的每一个，由此在纵向支撑构件222的两个元件之间形成接缝542。该接缝用作膨胀接头，这是因为纵向支撑构件的元件在加热期间也膨胀。然而，与已知构造的情形不同，纵向支撑构件没有被发现在外壳内与在操作期间被大大地加热的光学兀件一起，而是被发现在镜兀件430、434的外壳之上,外壳位于下面，使得小很多的膨胀余留是足够的。
[0069]此外，能够认识到，两个连续的段也在该地方与L形轮廓元件438和440相遇，所述L形轮廓元件438和440每个均在一侧上借助于属于其的条带328而悬挂在两个框架元件220中的一个框架元件上。在第一和第二轮廓元件(仅其中的一个能够在图示中识别)之间并且在相关联的第一和第二镜元件(不可识别)之间在纵向方向上形成接缝544，该接缝具有膨胀接头的功能。
[0070]在图6中，在两个相邻的支柱之间的支撑框架的完整段示出为646。在此也能够识别在安装在同一支柱上的纵向支撑元件222的两个相邻元件之间的接缝部542以及在两个相邻的轮廓元件438和440之间的接缝544。此外，能够看到，在纵向方向上以一定距离间隔开的若干第一和第二镜元件432、434设置在轮廓元件438上并类似于镜像轮廓元件440。示意了每个轮廓元件有三个镜元件，但是数量可以根据需要而改变。每次在同一相关联的轮廓元件内在之间形成的接缝648再次用作膨胀接头并考虑了温度差和膨胀差异，特别是在操作期间，一方面在镜元件432、434之间且另一方面在相关联的轮廓元件之间也能够形成的情形。第一和第二镜元件432、434固定到相关联的第一和第二轮廓元件，因而优选地在每一种情形中借助于补偿装置在一侧上，而它们在每一种情形中在另一侧上在纵向方向上刚性地连接到属于其的轮廓元件。补偿装置可以例如包括狭槽。
[0071]图7以侧视图示出第一悬架的细节方面的示意性简化图示。能够看到接收器管206，接收器管206由吸收器管208和在纵向段上同心地包围吸收器管208的套筒管210组成。套筒管210在两端处借助于膨胀波纹管754形式的已知的补偿元件而连接到吸收器管208。
[0072]此处清楚的是，接收器管206还具有由套筒管210的长度预先确定的区段，而吸收器管208没有中断地连续(几乎无端地)。当然，这必须这样，因为传输热的流体能够不受阻碍地通过吸收器管208从一端流动到另一端。每次在两个相邻的套筒管210之间留下间隙，该间隙在一侧上用作套筒管的膨胀补偿，且在另一侧上，一个短段的吸收器管在该间隙中是自由的，而第一悬架323在其自由端利用夹子750接合在该短段的吸收器管上，以用于紧固吸收器管208。纵向支撑构件222则再次被示出在接收器管206上方，具有作为第一补偿装置的滚轮326的第一悬架323设置在纵向支撑构件222上，使得该第一悬架323能够在纵向方向上行进。
[0073]在该构造中，套筒管210随着吸收器管208的纵向膨胀而相对于纵向支撑构件222移动。单独地通过膨胀波纹管754使基于不同的加热和不同的材料的吸收器管208相对于套筒管210的差别长度改变成为可能。
[0074]在图6和图7的比较中，还清楚的是，接收器管的悬架和段的长度独立于镜阵列的悬架和纵向支撑构件、轮廓元件或镜元件的段的长度。
[0075]此外，用于第三镜元件(其在此处不能够识别)的第三轮廓元件756在图7中示出在接收器管206正上方，其在两侧上紧固到第一悬架323。第三轮廓元件756在一侧上借助于此处为狭槽758形式的补偿装置连接，并且在另一侧，其刚性地连接到相关联的第一悬架323，因而允许在一方面吸收器管208和另一方面轮廓元件756的不同的纵向膨胀。
[0076]在图8中示出另外的细节，特别是第一悬架323的另外的细节，其中以剖视和透视示出。如所陈述的，第一悬架323在其上端上具有滚轮326，该滚轮326借助于两对辊子860悬置，该两对辊子860中的仅一对在半剖视中能够看到，且其能够在纵向方向在纵向支撑构件222上行进。在其下端上，滚轮326借助于托架862而连接到夹子750，夹子750则将吸收器管208固定在合适位置。
[0077]在该图示中，能够清楚地识别第三轮廓元件756，该第三轮廓元件756在第三镜元件871的背对接收器管206的一侧上容纳第三镜元件871。为此目的，第三轮廓元件756构造成基本上U形，由此第三轮廓元件756在其两个支脚的端部处具有侧向突出部866，其与L形的第一和第二轮廓元件438和440形成覆盖。位于下面的由第一、第二和第三镜元件432、434、871组成的镜阵列这样被充分地保护免于受到环境影响和灰尘的影响。
[0078]图9以示意性简化形式示出了根据本发明的根据第一实施例的接收器系统的光学部件。此处可以看到具有吸收器管908和套筒管910的接收器管906，所述套筒管910同心地包围吸收器管908。在接收器管906上方的镜阵列912也被认为在光学部件中，镜阵列912在纵向方向上分成两个镜元件，即第一和第二镜元件932和934，在第一和第二镜元件932和934之间在接收器管906正上方具有间隙936，该间隙936由镜段968至少部分地以光学方式封闭。在该情形中，至少部分地以光学方式封闭意味着，在横截面上考虑，在第一镜元件932和镜段968以及在第二镜元件934和镜段968之间留有空气间隙970。
[0079]第一和第 二镜元件932和934之间的间隙936用作开口，第一悬架通过该开口而被从在光学部件上方的纵向支撑构件(此处未示出)引导到接收器管。这样，可以形成独立于保持镜阵列的部分，即，第一和第二镜元件932、934的第二悬架来保持接收器管906和镜段968的第一悬架，使得它们允许一方面吸收器管908和另一方面第一和第二镜元件932、934的不同膨胀。
[0080]在该实施例中，镜段968形成为第三镜元件971，其被定位成不与套筒管910接触且在其上方。
[0081]图10示出根据本发明的接收器系统的光学部件的实施例的第二变型。该变型具有由吸收器管1008和套筒管1010组成的接收器管1006以及由第一镜元件1032、第二镜元件1034和镜段1068组成的镜阵列1012，镜段1068至少部分地以光学方式封闭在第一和第二镜段之间的间隙1036。与根据图9的实施例示例的本质差别在于，镜段1068形成为套筒管1010的反射表面1072。由于第三镜元件及其紧固可被一起省略，所以该实施例的变型具有结构较简单的优势，这是因为这里镜段形成接收器管的一体部件且因此也总是与接收器管一起被自动地引导。
[0082]此外，在该实施例中，能够在第一镜元件1032和镜段1068以及第二镜元件1034和镜段1068之间识别到空气间隙1070。
[0083]最后，在图10中示出与第一镜元件1032相关联的第一轮廓元件1038以及与第二镜元件1034相关联的第二轮廓元件1040。该两个轮廓元件1038和1040构造成L形，并且在第一和第二镜元件的背对接收器管1006的一侧上容纳第一和第二镜元件。
[0084]在图11中示意性地示出根据本发明的接收器系统的光学部件的第三实施例。关于镜阵列1112，这基本上对应于图9的实施例。如此处，镜阵列包括第一、第二和第三镜元件 1132,1134 和 1171。
[0085]与图9中的实施例的示例的差别在于，接收器管1106的改变的形状，其中吸收器管1108偏心地设置在套筒管1110中。更准确地说，吸收器管1108向上偏移，使得在吸收器管1108的侧向表面和套筒管1110的侧向表面之间的间隙在面向第三镜元件1171的上侧上减小。这样，最小化了辐射损失；同样参见图12A。
[0086]此外，在图11中示意与第一镜阵列1132相关联的第一轮廓元件1138 ;与第二镜元件1134相关联的第二轮廓元件1140 ；以及与第三镜元件1171相关联的第三轮廓元件1156。第一轮廓元件1138和第二轮廓元件1140是L形的并容纳相关联的第一和第二镜元件。第三轮廓元件1156是U形的并在第三镜元件1171的背对接收器管1106的一侧容纳第三镜元件1171。同时，该三个轮廓元件以特定方式重叠，使得镜元件和接收器管在上侧被保护免于环境影响，诸如降雨、太阳光、风或灰尘。进一步的保护能够以自身已知的方式通过边缘的合适卷边以及侧向突出部来实现，这在此处没有示出(对比图3和8)。
[0087]此外，图11示意整个镜阵列具有多个空气间隙。一方面，在第一和第二镜元件1132,1134 一侧与以第三镜元件1171的形状形成的镜段之间存在空气间隙1170，这已经在上面讨论。另一间隙形成在第一轮廓元件1138和第三轮廓元件1156之间以及与其对称的在第二轮廓元件1140和第三轮廓元件1156之间。
[0088]还可以认识到，在横截面上，镜阵列具有镜像对称的弯曲轮廓，两个顶点位于顶部上，由此在这些顶点的区域中均发现有空气间隙1170。“在顶点的区域中”还包括在弯曲轮廓的顶点或此处多个顶点之下达弯曲轮廓的总高度的10%的区域。在任何情形中，设置在顶点的区域中的空气间隙1170有助于使上升的热空气不积累在镜阵列中，而是能够穿过空气间隙被向上吸走，使得能够降低各个镜元件经受的温度波动。
[0089]这样，上升的热空气可完全地离开由三个轮廓元件1138、1140和1156形成的外壳，在轮廓元件之间的两侧上设置有间隙1174。排出气流由箭头表征。
[0090]在第一和第二镜元件1132和1134以及相关联的轮廓元件1138和1140之间发现另外的间隙。此处，在下端上发现间隙1176，并且在上端上发现间隙1178，从而还允许在镜元件1132和1134的外侧上的空气循环，使得这些镜元件的最佳冷却得以确保。
[0091]图12A和12B示出改型的接收器管1206和1206’的两个不同实施例。该两个实施例中的每一个均具有结构上相同的吸收器管1208，但是有不同的套筒管1210和1210’。套筒管1212在接收器管的中心段中偏移，使得吸收器管1208在该段中在套筒管1212中偏心地延伸。与此不同，根据图12B的套筒管1210’在该段中仅渐缩，因此吸收器管1208和套筒管1210’形成同心布置。作为结果，两个变型均具有以下事实，即:吸收器管和套筒管之间的间隙1280和1280’在接收器管的上侧上在接收器管的中心段的纵向方向上渐缩，使得在该部位发生较小的辐射损失，如基于图11已经解释的一样。该两种措施，即偏移的套筒管和渐缩的套筒管，还能够基本上组合。
[0092]此外，能够识别在吸收器管1208和套筒管1210或1210’之间的连接部，所述连接部在该两种情形中相同地构造。所述连接部提供了由套筒管1210或1210’封闭的容积的密封，所述容积通常被抽空。除密封之外，连接部1282同时具有膨胀补偿的功能。因此，其具有以已知方式和自身方式的膨胀波纹管。
[0093]通过解释还将注意到，图12A和12B示出接收器管的端部段，该端部段朝左侧继续，并具有在相对侧上的镜像倒置的封闭部。
[0094]图13示出了根据本发明的接收器系统1304的第二实施例，其具有上述类型的接收器管1306。与上面论述的实施例相比的基本差异在于镜阵列1312、支撑框架1314以及第一和第二悬架的构造，并且下面仅讨论这些差异。
[0095]支撑框架1314具有横向支撑件1318和附接在横向支撑件1318上的框架元件1320。此外，支撑框架1314具有:第一悬架1323，用于保持接收器管1306 ;和第二悬架1324，用于保持镜阵列1312，更具体地说，第一和第二镜元件1332、1334，以及相关联的第一和第二轮廓元件1338、1340。该两个悬架1323和1324彼此独立地连接到框架元件1320。平行于接收器管1306和镜阵列1312，但另外此时水平地延伸的两个纵向支撑构件1322也是支撑框架1314的一部分。
[0096]第一悬架1323具有呈滑架形式的第一补偿装置，优选地具有两个辊子，所述滑架受到引导，使得其能够通过由两个纵向支撑构件1322形成的一对导轨在纵向方向上行进。
[0097]第二悬架1324具有条带1328形式的第二补偿装置，所述条带再次形成框架元件1320和镜元件1332、1334之间的实心接头，但是与之前描述的示例不同，这些接头水平地延伸。
[0098]在纵向方向上分开的第一和第二镜元件1332和1334形成位于其之间的间隙1336。间隙1336形成开口，通过该开口将第一悬架1323从纵向支撑构件1322引导到呈相对的轴(opposite-lying axis) 1384形式的接收器管1306。
[0099]纵向支撑构件1322则各自借助于条带1386而悬挂在框架元件1320上，使得条带1386形成实心接头，该实心接头使在纵向方向上的纵向支撑构件的补偿运动成为可能。
[0100]第一悬架1324还具有第二接头1330，该第二接头1330形成为用于横向于纵向方向使镜阵列外摆，更准确地说是第三镜元件1371加上容纳它的U形第三轮廓元件1356的旋转接头。第三轮廓元件1356和第三镜元件1371接触滑架的部分，并因此与接收器管1306的运动一起被引导。借助于实线示出它们的操作位置，并且借助于虚线示出它们的用于维护或改造的侧向并向上向外摆动位置。在改造位置中，镜阵列离开设置在中心的接收器管，以便于从顶部干预。
[0101]附图标记列表
[0102]100菲涅尔太阳能装置
[0103]102初级聚光器镜
[0104]104接收器系统 [0105]106接收器管
[0106]108吸收器管
[0107]110套筒管
[0108]112镜阵列
[0109]114支撑框架
[0110]116支柱
[0111]118横向支撑件
[0112]204接收器系统
[0113]206接收器管
[0114]208吸收器管
[0115]210套筒管
[0116]212镜阵列
[0117]214支撑框架
[0118]216支柱
[0119]218横向支撑件
[0120]220框架元件
[0121]222纵向支撑构件
[0122]323第一悬架
[0123]324第二悬架
[0124]326滚轮
[0125]328条带
[0126]430弟二接头，旋转接头
[0127]432第一镜元件
[0128]434第二镜元件
[0129]436间隙，开口
[0130]438第一轮廓元件
[0131]440第二轮廓元件
[0132]542纵向支撑构件的相邻元件之间的接缝
[0133]544相邻轮廓元件之间的接缝
[0134]646支撑框架的段
[0135]648相邻镜元件之间的接缝[0136]750 夹子
[0137]752第一悬架的段
[0138]754膨胀波纹管
[0139]756第三轮廓元件，U形轮廓
[0140]758补偿装置
[0141]860辊子对
[0142]862 托架
[0143]866侧向突出部
[0144]871第三镜元件
[0145]906接收器管
[0146]908吸收器管
[0147]910套筒管
[0148]912镜阵列
[0149]932第一镜元件
[0150]934第二镜元件
[0151]936 间隙，开口
[0152]968 镜段
[0153]970空气间隙
[0154]971第三镜元件
[0155]1006接收器管
[0156]1008吸收器管
[0157]1010 套筒管
[0158]1012 镜阵列
[0159]1032第一镜元件
[0160]1034第二镜元件
[0161]1036 间隙，开口
[0162]1038第一轮廓元件
[0163]1040第二轮廓元件
[0164]1068 镜段
[0165]1070空气间隙
[0166]1072反射表面
[0167]1106接收器管
[0168]1108吸收器管
[0169]1110 套筒管
[0170]1112 镜阵列
[0171]1132第一镜元件
[0172]1134第二镜元件
[0173]1138第一轮廓元件
[0174]1140第二轮廓元件[0175]1156第三轮廓元件
[0176]1170空气间隙 [0177]1171第三镜元件
[0178]1174空气间隙
[0179]1176空气间隙
[0180]1178空气间隙
[0181]1180吸收器管和套筒管之间的间隙
[0182]1206接收器管
[0183]1206’接收器管
[0184]1208吸收器管
[0185]1208’吸收器管
[0186]1210套筒管
[0187]1210’套筒管
[0188]1280吸收器管和套筒管之间的间隙
[0189]1280’吸收器管和套筒管之间的间隙
[0190]1282连接部
[0191]1304接收器系统
[0192]1306接收器管
[0193]1312镜阵列
[0194]1314支撑框架
[0195]1318横向支撑件
[0196]1320框架元件
[0197]1322纵向支撑构件
[0198]1323第一悬架
[0199]1324第二悬架
[0200]1328条带，实心接头
[0201]1330第二接头
[0202]1332第一镜元件
[0203]1334第二镜元件
[0204]1336间隙，开口
[0205]1338第一轮廓元件
[0206]1340第二轮廓元件
[0207]1356第三轮廓元件
[0208]1371第三镜元件
[0209]1384轴线
[0210]1386条带，实心接头
【权利要求】
1.一种用于菲涅尔太阳能装置(100)的接收器系统(104、204、1304)，所述接收器系统具有:限定纵向方向的吸收器管(108、208、908、1008、1108);与所述纵向方向平行的、用于将光束聚集在所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)上的镜阵列(112、212、912、1012、1112,1312);以及用于所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)和所述镜阵列(112、212、912、1012、1112)的支撑框架(114、214、1314)，其特征在于: 用于保持所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)的第一悬架(323,1323)和用于保持所述镜阵列(112、212、912、1012、1112、1312)或所述镜阵列的至少部分的第二悬架(324,1324)彼此独立地安装在所述支撑框架(114、214、1314)上，所述第一悬架(323、1323)具有第一补偿装置，并且所述第二悬架(324、1324)具有第二补偿装置，并且所述第一补偿装置和所述第二补偿装置(758)允许所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)和所述镜阵列(112、212、912、1012、1112、1312)或所述镜阵列的至少部分在所述纵向方向上不同的膨胀。
2.根据权利要求1所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，包括接收器管(106、206、906、1006、1106、1306)，所述接收器管(106、206、906、1006、1106、1306)由所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)和套筒管(110、210、910、1010、1110)组成，所述套筒管(110、210、910、1010、1110)至少分段地绕所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)设置。
3.根据权利要求1或2所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述支撑框架(114、214、1314)具有纵向支撑构件(222、1322)，所述第一悬架(323、1323)安装在所述纵向支撑构件(222、1322)上，并且所述纵向支撑构件(222、1322)平行于所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)和所述镜阵列(112、212、912、1012、1112)延伸。
4.根据权利要求3所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第一悬架(323,1323)通过所述镜阵列(112、212、912、1012、1112、1312)中的开口从所述纵向支撑构件(222,1322)引导到所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述镜阵列(112、212、912、1012、1112、1312)具有在所述纵向方向上分开的第一镜元件和第二镜元件(432、434、932、934、1032、1034、1132、1134、1332、1334)，且在所述第一镜元件和所述第二镜元件(432、434、932、934、1032、1034、1132、1134、1332、1334)之间具有间隙(436、936、1036、1336)。
6.根据权利要求5所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述镜阵列(112、212、912、1012、1112、1312)具有在每一种情形中与所述第一镜元件和所述第二镜元件(432、434、932、934、1032、1034、1132、1134、1332、1334)相关联的第一轮廓元件和第二轮廓元件(438、440、1038、1040、1138、1140)，所述轮廓元件在相关联的所述镜元件的背对所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)的一侧容纳相关联的所述镜元件。
7.根据权利要求6所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第一轮廓元件和所述第二轮廓元件(438、440、1038、1040、1138、1140)被构造成L形。
8.根据权利要求6或7中的一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第一轮廓元件和所述第二轮廓元件(438、440、1038、1040、1138、1140)被紧固到所述第二悬架(324、1324)。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第一镜元件和所述第二镜元件(432、434、932、934、1032、1034、1132、1134、1332、1334)在每一种情形中至少在一侧上借助于补偿装置而在适当位置固定到相关联的所述第一轮廓元件和第二轮廓元件(438、440、1038、1040、1138、1140)，所述补偿装置允许所述镜元件和相关联的所述轮廓元件在所述纵向方向上不同的膨胀。
10.根据权利要求5至9中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述镜阵列(112、212、912、1012、1112、1312)具有镜段(968、1068)，所述镜段(968、1068)至少部分地以光学方式封闭所述间隙(436、936、1036、1336)。
11.根据权利要求10所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述镜段(968.1068)形成为第三镜元件(971,1171,1371)ο
12.根据权利要求10所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述镜阵列(112、212、912、1012、1112、1312)具有与所述第三镜元件(971、1171、1371)相关联的第三轮廓元件(756、1156、1356)，该轮廓元件在所述第三镜元件的背对所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)的一侧容纳所述第三镜元件。
13.根据权利要求11或12所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第三轮廓元件(756、1156、1356)被构造成U形。
14.根据权利要求11至13中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第三轮廓元件(756、1156、1356)被紧固到所述第一悬架(323、1323)。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第三镜元件(971、1171、1371)至少在一侧上借助于补偿装置而在合适位置固定到相关联的所述第三轮廓元件(756、1156、1356)，所述补偿装置允许所述第三镜元件和相关联的所述第三轮廓元件在所述纵向方向上不同的膨胀。
16.根据权利要求10所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述镜段(968.1068)被形成为所述套筒管(110、210、910、1010、1110)的反射表面(1072)。
17.根据权利要求10至16中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，在所述第一镜元件(932、1032、1132、1332)和所述镜段(968、1068)之间以及在所述第二镜元件(934、1034、1134、1334)和所述镜段(968、1068)之间留有空气间隙(970、1070、1170)。
18.根据权利要求17所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述镜阵列(112、212、912、1012、1112、1312)具有镜像对称的弯曲轮廓，所述镜像对称的弯曲轮廓带有至少一个位于顶部的顶点，并且所述空气间隙(970、1070、1170)设置在所述顶点的区域中。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第二悬架(324、1324)具有作为第二补偿装置的第一接头，所述第一接头将在一侧上的所述支撑框架(114、214、1314)连接到在另一侧上的所述镜阵列(112、212、912、1012、1112,1312)或至少连接到所述镜阵列的部分，并且限定在所述纵向方向上的一个自由度。
20.根据权利要求19所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第一接头是实心接头。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第一悬架(323)具有作为第一补偿装置的滚柱轴承或滑动轴承结构，特别是滚轮(326)，所述第一补偿装置设置成使得所述第一补偿装置能够沿着所述纵向支撑构件(222)行进。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第二悬架(324、1324)具有第二接头(430、1330)，所述第二接头将在一侧上的所述支撑框架(114、214、1314)连接到在另一侧上的所述镜阵列(112、212、912、1012、1112、1312)或至少连接到所述镜阵列的部分，并且限定横向于所述纵向方向的一个自由度。
23.根据权利要求22所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述第二接头(430、1330)为用于使所述镜阵列(112、212、912、1012、1112、1312)或所述镜阵列的至少部分外摆的旋转接头。
24.根据权利要求2至23中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述套筒管(110、210、910、1010、1110)至少在中心纵向段上绕所述吸收器管(108、208、908、1008、1108)偏心地设置。
25.根据权利要求2至24中的任一项所述的接收器系统(104、204、1304)，其特征还在于，所述套筒管(110、210、910、1010、1110)至少在中心纵向段上是渐缩的。
【文档编号】F24J2/10GK103998871SQ201280062250
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月10日 优先权日:2011年12月16日
【发明者】安德烈亚斯·绍尔博恩, 蒂姆·格内迪希, 托马斯·库克尔科恩, 蒂姆·布伦格尔曼 申请人:肖特太阳能控股公司