專利名稱：用于吸氣材料或填充有吸氣材料的容器的保持裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于在太陽能收集系統中使用的吸氣材料或以吸氣材料填充的 容器的保持裝置，并且涉及一種在太陽能收集系統中使用的管式輻射收集器，該管式輻射 收集器包括用于引導和加熱載熱介質的金屬管、和圍繞金屬管以便在其間形成環形空間的外殼管。
背景技術：
由于諸如不可再生資源迅速開發的原因，對環境無害的能源的需求和向社區和工 廠局部提供能量的優點導致對太陽能系統和在此改進的興趣持續地提高。連續的研究提高 了逐漸變得更具成本效益的太陽能系統的效率，這使太陽能系統成為不可再生能源真正的 替代者。
一種太陽能收集器系統的特殊類型是“聚焦型收集器”類型，該類型利用鏡面或透 鏡將包括在日光中的太陽輻射集中在較小的區域上，從而使日光可用于提供電能。在該系 統中，通常為拋物線狀的反射體接收、發射入射的太陽輻射并將該入射的太陽輻射集中到 管式輻射吸收器上。管式輻射吸收器通常包括中心金屬管，該中心金屬管由外殼管同心地 圍繞，以在該金屬管與外殼管之間限定環形空間，從而限制熱損失。
為了進一步使通過對流和傳導的熱損失最小化，并且為了提高太陽輻射收集效 率，將環形空間抽空到非常低的壓力，這導致通過環形空間的熱傳導明顯減少。
金屬管設置有具有大的太陽輻射吸收系數的涂層，以使由反射體反射的太陽輻射 給予的能量傳遞最小化。出于實際考慮通常為諸如油的液體的傳熱介質引導在金屬管內， 并傳遞至將該傳熱介質用于提供電能的蒸發過程。
在太陽能收集器固有的高溫狀態下，傳熱介質釋放一定量的氫。釋放的氫的量隨 傳熱介質老化而增大。作為這樣一種小原子釋放的的氫可滲過金屬管的壁并進入金屬管與 玻璃的外殼管之間的環形空間。由于該情形降低真空度，從而允許通過對流和傳導從金屬 管進行熱損失，所以這是不合需要的。因此，關鍵的是去除該氫，以保持聚焦型太陽能收集 器的效率。
—種從環形空間去除氫的方法是利用位于該環形空間中的吸氣材料，該吸氣材料 是一種可包括具有用于吸收氫的大表面積和吸附力的各種金屬合金材料。然而，吸氣材料 具有對氫的極大吸入能力。在太陽能收集系統中普遍采用的吸氣材料對氫的吸入能力與溫 度相關，并且隨溫度升高而降低。因此，理想地應將吸氣材料放置在環形空間中，使得其不 被太陽輻射加熱。
WO 2004/063640 Al公開了一種吸氣劑支撐組件，在該吸氣劑支撐組件中，吸氣材 料放置在通過附接于金屬管的底座與金屬管間隔開的槽中。該組件具有的缺點是將槽放置 在可直接暴露于太陽輻射的區域中。尤其由反射體反射和未到達金屬管的太陽輻射可到達 并加熱槽，從而也加熱吸氣材料。另外，必須考慮槽與金屬管的熱膨脹的差異，以避免槽變 形和其與金屬管分離。此外，熱能從金屬管經由底座傳導到槽中，導致加熱吸氣材料。
在吸氣材料的具有游離氫的高負荷的狀態下，形成與氫相比較具有明顯較大分子 的氫化物。處于更好處理的原因，常常將吸氣材料擠壓成小球。氫化物的形成導致在吸氣 材料內部膨脹，使得小球分裂成許多小顆粒。這些顆粒可隨機分布在環形空間內，并被太陽 輻射加熱。結果，產生局部熱點。因此，聚積在外殼管上的顆粒造成外殼管的局部加熱，這 可導致該外殼管毀壞。發明內容
因此，本發明的目的是提供一種用于吸氣材料的保持裝置，該保持裝置能夠放置 在環形空間中，而不需要防止或至少減少對吸氣材料加熱和吸氣材料的顆粒在環形空間內 分布的支撐設備。
該目的由開頭提及的保持裝置來實現，該保持裝置包括用于支撐吸氣材料的柔性 支撐件或在保持裝置內的容器，并且包括保護吸氣材料免受太陽輻射的外殼。支撐設備將 吸氣材料保留在保持裝置內，使得吸氣材料固定在其位置。支撐設備將吸氣材料保持在距 任何周圍部件一定的距離處，使得減小到吸氣材料中的熱傳遞。通過防止太陽輻射穿透外 殼并到達吸氣材料，外殼保護吸氣材料免受太陽輻射。此外，在吸氣材料由于形成氫化物而 可能分裂成許多小顆粒的情況下，外殼防止吸氣材料分布在環形空間中。此外，吸氣材料還 可以以提供較大的自由內表面的粉末形式來使用，這使得氫能夠聚積在較大的自由內表面 上。在此情況下，將吸氣材料填充在容器中。
優選地，支撐件形成為第一彈簧。彈簧是柔性的，使得保持裝置在伸展狀態下能裝 載吸氣材料，并且其后在環形空間內形成環。因此，支撐件能夠容易適應環形空間的幾何約束。
本發明優選實施例的特征在于，外殼形成為細目絲網。細目絲網是常常在各種技 術領域中采用的部件，并且容易得到和便宜。細目絲網沿其縱向軸線是柔性的，然而沿其徑 向延伸相當硬。因此，不限制支撐件的柔性，并且穩定彈簧且防止該彈簧屈曲。細目絲網優 選由不銹鋼制成。可使細目絲網的孔足夠小，以在釋放的氫能聚積在吸氣材料上的同時防 止吸氣材料的小顆粒穿過該細目絲網。
在優選實施例中，外殼包括用于反射太陽輻射的反射層。該層不僅防止太陽輻射 穿過外殼，而且將該太陽輻射反射回金屬管。因此，減少由外殼吸收的太陽輻射的量，這導 致減少加熱外殼以及間接減少加熱吸氣材料。此外，到達外殼的太陽輻射未損失，而是重新 指向金屬管，在那里，太陽輻射有助于加熱傳熱介質，從而提高太陽能收集系統的效率。
本發明的另一改進包括用于連接第一端和第二端的連接元件，其中支撐件具有第 一端和第二端。因此，能夠形成能圍繞金屬管布置的環形形狀，使得不需要其他的固定裝 置。保持裝置可放置在環形空間內，使得吸氣材料位于避開反射體的區域，從而該吸氣材料 不或者至少不直接地暴露于太陽輻射。因此，可減少加熱吸氣材料。
優選地，連接元件包括用于可逆地連接連接元件與第一端和第二端的緊固件。能 便于安裝和拆卸保持裝置。緊固件可包括由不銹鋼制成的夾具。該夾具可圍繞保持裝置并 且可通過灌漿連接至保持裝置。
本發明的另一布置的區別在于，支撐件包括可逆地與位于連接元件上的鉤接合的 孔眼。可替代地，連接元件包括可逆地與位于支撐件上的鉤接合的孔眼。該種形狀鎖合的連接容易打開和閉合。此外，制造便宜。
在本發明的優選設計中，連接元件由彈性材料制成。例如，在彈性材料具有指向金 屬管中心的微小的力的同時，保持裝置能夠再次圍繞金屬管布置。因此，在金屬管與保持裝 置之間產生摩擦，使得保持裝置固定在環形空間內的位置。
優選地，連接元件由絕熱材料制成。尤其當連接元件暴露于熱輻射時，如此產生的 熱不會被傳遞到吸氣材料中。
在優選實施例中，連接元件包括將第一端和第二端彼此預定位到位置中的偏壓元 件。類似于彈性材料，在偏壓元件具有至少部分地指向金屬管中心的微小的力的同時，保持 裝置能夠再次圍繞金屬管布置。因此，在金屬管與保持裝置之間產生摩擦，使得保持裝置固 定在環形空間內的位置。偏壓元件優選形成為第二彈簧。彈簧形成偏壓元件最普通且最便 宜的實施例。
優選地，容器可滲透氣體、尤其可滲透氫。在以粉末形式提供吸氣材料的情形下， 強制將吸氣材料填充到容器中，以將粉末保持在保持裝置內。為了確保不限制氫進入到吸 氣材料，容器可滲透氣體。這可通過如下方式實現，即容器的壁由可滲透氣體的材料制成， 或者該壁由氣體、尤其氫能通過的孔刺穿。
本發明的另一方面涉及一種使用在太陽能收集系統中的管式輻射吸收器，該管式 輻射吸收器包括用于引導和加熱傳熱介質的金屬管、圍繞金屬管用于在其間形成環形空間 的外殼管。根據本發明所附權利要求中的一項的保持裝置位于環形空間中。這方面的優點 與已討論的保持裝置相同。
在有利實施例中，其中管式輻射吸收器還包括至少部分地位于環形空間中的補償 元件，以便補償金屬管與外殼管的熱膨脹差異，保持裝置位于該補償元件中或連接至該補 償元件。補償元件通常包括不透太陽輻射的部件。因此，吸氣材料能夠維持在對氫的吸入 能力處于其最大值或靠近其最大值的溫度處，而不需要保護吸氣材料免受太陽輻射的其他裝置。
通常，補償元件包括波紋管，用于補償金屬管和外殼管由于熱力加熱所引起的軸 向位移。優選地，保持裝置位于波紋管上。波紋管相對于管式輻射吸收器的縱向軸線不僅 徑向地而且軸向地固定保持裝置。
下面參考附圖借助優選的實施例來說明本發明，其中
圖1是根據本發明的保持裝置的第一實施例的局部縱向剖面，
圖2是保持裝置的第一實施例的頂視圖，
圖3是保持裝置的第二實施例的頂視圖，以及
圖4是包括根據本發明的保持裝置的管式輻射吸收器的局部縱向剖面。
部件列表
10保持裝置
12支撐件
14第一彈簧
I6 線圈
18軸線
20外殼
22細目絲網
24吸氣材料
26圓柱形部分
28容器
30第一端
32第二端
34連接元件
36緊固件
38孔眼
40鉤
42偏壓元件
44第二彈簧
46反射層
47管式輻射收集器
48金屬管
49外殼管
50補償元件
52環形空間
54波紋管
56外環
58第一中間件
60第二中間件具體實施方式
圖1中通過局部縱向剖面示出根據本發明的保持裝置10。保持裝置10包括形成 為第一彈簧14的支撐件12，該第一彈簧14的線圈16同心地圍繞縱向軸線18。保持裝置 10還包括形成為細目絲網22的外殼20。吸氣材料M放置在第一彈簧14的線圈16內。將 吸氣材料M擠壓到圓柱形部分26中或填充在同樣可具有圓柱形形狀的容器觀中。圓柱 形部分沈或容器觀能夠定位成使得它們的前表面或它們的周向表面面向第一彈簧14的 線圈16。
圖2中示范的保持裝置10的第一實施例的頂視圖示出保持裝置10具有第一端30 和第二端32，并且還包括連接元件34，該連接元件34通過至少部分地圍繞第一彈簧14和 外殼20的兩個緊固件36連接至保持裝置10。將連接元件34緊固到保持裝置10的其他裝 置是同樣合適的。緊固件36能可逆地松開，并且可具有至少部分地指向保持裝置10的縱向 軸線18的一定的力，從而防止圓柱形部分沈或圓柱形容器觀從保持裝置10滑出。連接 元件；34使得支撐件12和外殼20彎曲。彎曲的程度能夠通過連接元件34的長度來調節。 然而，第一彈簧14不應伸展至圓柱形部分沈或容器28可從線圈16之間滑落的程度。
圖3中通過頂視圖示出本發明的第二實施例。在該實施例中，連接元件34包括兩 端上的兩個孔眼38。在支撐件12的兩端30、32上固定有鉤40。也能進行顛倒布置。連接 元件34還包括在此形成為第二彈簧44的偏壓元件42。第二彈簧44彼此拉支撐件12的第 一和第二端30、32，使得保持裝置10布置在物體周圍時產生摩擦，從而接觸該物體。在該實 施例中，保持裝置10還包括用于反射到達外殼20的太陽輻射的反射層46。
圖4中以局部縱向剖面示出包括保持裝置10的管式輻射吸收器47。該管式輻射 吸收器47包括金屬管48、外殼管49以及用于補償金屬管48與外殼管49的熱膨脹差異的 補償元件50。在金屬管48與外殼管49之間形成有環形空間52。環形空間52由補償元件 50軸向密封并能夠被抽空。補償元件50包括形成環形空間52的邊界的一部分的波紋管 M。此外，補償元件50包括外環56、第一中間件58和第二中間件60，它們均由不透太陽輻 射的材料制成。保持裝置10 (對比圖1，未示出細節)放置在波紋管M上，在那里很大程度 上保護該保持裝置10免受太陽輻射的影響。
由傳熱介質釋放和穿過金屬管48并進入環形空間52的游離氫可分別通過保持裝 置10的外殼20、細目絲網22，并被吸收在吸氣材料M上，從而防止環形空間52內部壓力 升高并防止從金屬管48通過環形空間52到外殼管49的熱傳導的伴隨地增強。結果，太陽 能收集系統能夠較久且以較高的效率運行。在由于形成氫化物而引起吸氣材料M分裂成 許多小顆粒的情況下，分別通過外殼20和細目絲網22將這些顆粒保留在保持裝置10內。
盡管本發明已被圖示且描述成實施在用于太陽能收集系統中使用的吸氣材料的 保持裝置中，但由于可在不以任何方式偏離本發明的精神的情況下作出各種修改和變化， 所以并不意圖將本發明限制于所示的細節。
權利要求
1.在太陽能收集系統中使用的用于吸氣材料04)或填充有所述吸氣材料04)的容器 (28)的保持裝置，所述保持裝置包括柔性支撐件(12)，用于在所述保持裝置(10)內支撐所述吸氣材料04)或所述容器 (28)；以及外殼(20)，用于保護所述吸氣材料04)免受太陽輻射。
2.根據權利要求1所述的保持裝置，其特征在于所述支撐件(1 形成為第一彈簧(14)。
3.根據權利要求1或2所述的保持裝置， 其特征在于所述外殼OO)形成為細目絲網02)。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的保持裝置，其特征在于所述外殼OO)包括用于反射太陽輻射的反射層06)。
5.根據前述權利要求中任一項所述的保持裝置，其中所述支撐件(1 具有第一端 (30)和第二端(32)，所述保持裝置還包括用于連接所述第一端(30)和所述第二端(32)的 連接元件(34)。
6.根據權利要求5所述的保持裝置，其特征在于所述連接元件(34)包括用于使所述連接元件(34)與所述第一端(30)及 所述第二端(3 可逆地連接的緊固件(36)。
7.根據權利要求5所述的保持裝置，其特征在于所述連接元件(34)包括能夠與位于所述支撐件(1 上的鉤GO)可逆地 接合的孔眼(38)。
8.根據權利要求5所述的保持裝置，其特征在于所述支撐件(1 包括能夠與位于所述連接元件(34)上的鉤00)可逆地 接合的孔眼(38)。
9.根據權利要求5至8中任一項所述的保持裝置， 其特征在于所述連接元件(34)由彈性材料04)制成。
10.根據權利要求5至9中任一項所述的保持裝置， 其特征在于所述連接元件(34)由絕熱材料04)制成。
11.根據權利要求4至10中任一項所述的保持裝置，其特征在于所述連接元件(34)包括用于將所述第一端(30)和所述第二端(3 相對 于彼此預定位就位的偏壓元件G2)。
12.根據權利要求9所述的保持裝置，其特征在于所述偏壓元件0 形成為第二彈簧G4)。
13.根據前述權利要求中任一項所述的保持裝置， 其特征在于所述容器08)能滲透氣體、尤其能滲透氫。
14.在太陽能收集系統中使用的管式輻射吸收器，包括 金屬管(48)，用于引導和加熱傳熱介質，外殼管(49)，圍繞所述金屬管，用于在所述外殼管09)與所述金屬管之間形成環形空 間(52)，其特征在于位于所述環形空間(52)中的根據前述權利要求中任一項所述的保持裝置(10)。
15.根據權利要求14所述的管式輻射吸收器，其中所述管式輻射吸收器07)還包括補 償元件(50)，所述補償元件(50)至少部分地位于所述環形空間(52)中，用于補償所述金屬 管G8)與所述外殼管09)的熱膨脹差異，其特征在于所述保持裝置(10)位于所述補償元件(50)中或連接至所述補償元件 (50)。
16.根據權利要求15所述的管式輻射吸收器，其中所述補償元件(50)還包括波紋管 (M)，其特征在于所述保持裝置(10)位于所述波紋管(54)上。
全文摘要
本發明涉及一種用于在太陽能收集系統中使用的吸氣材料(24)的保持裝置，該保持裝置包括用于在保持裝置(10)內支撐吸氣材料(24)的柔性支撐件(12)、和用于保護吸氣材料(24)免受太陽輻射的外殼(20)。本發明還涉及用于在太陽能收集系統中使用的管式輻射吸收器，該管式輻射吸收器包括用于引導和加熱傳熱介質的金屬管(48)、圍繞金屬管用于在其間形成環形空間(52)的外殼管(49)、和所述保持裝置(10)。
文檔編號F24J2/46GK102032691SQ20091020447
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者托馬斯·庫克爾科恩, 馬蒂亞斯·穆勒 申請人:肖特太陽能控股公司