用于将保护气体引入接收器管中的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于将保护气体引入接收器管(4)特别是用于太阳能集热器的接收器管(4)的环形空间(3)中的方法，其中所述环形空间(3)至少由所述接收器管(4)的一个外套管(2)和内吸热管(1)形成，并且所述外套管(2)通过壁(5)而连接至所述吸热管(1)。所述方法的特征在于产生穿透所述套管(2)或所述壁(5)的开口(O1、O2)，将保护气体通过所述开口(O1、O2)引入所述环形空间(3)中，并且随后再次闭合所述开口(O1、O2)。本发明专利技术还涉及一种用于执行所述方法的设备(100、200、300、400、500、600)。

Method and apparatus for introducing a protective gas into a receiver tube

This invention relates to a protective gas introducing tube receiver (4) especially for the receiver of the solar collector tube (4) of the annular space (3) in the method, wherein the annular space (3) at least by the receiver tube (4) an outer tube (2) and in the heat pipe (1) is formed, and the outer casing (2) through the wall (5) and is connected to the heat pipe (1). The method is characterized by generating and penetrating the casing (2) or the wall (5) of the opening (O1, O2), the protective gas through the opening (O1, O2) into the annular space (3), and then close the openings (O1, O2). The invention also relates to an apparatus (100, 200, 300, 400, 500, 600) for carrying out the method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将保护气体引入接收器管中的方法和设备
本专利技术涉及一种用于将保护气体引入接收器管的环形空间中的方法，其中所述环形空间形成于所述接收器管的外套管与内吸热管之间，并且所述外套管通过壁以气密的方式连接至所述吸热管。所述壁一般由金属构成并且包含玻璃-金属过渡元件、膨胀补偿元件以及附加的连接元件。此外，本专利技术涉及一种用于将保护气体引入所述接收器管的所述环形空间中的设备。
技术介绍
太阳能集热器具有例如抛物柱面反射镜(抛物面槽)等集热器反射镜以及接收器管，并且被利用在太阳能热电厂中，优选地用于发电。所述接收器管布置在每个集热器反射镜的焦线中，并且一般由吸热管和套管组成，所述吸热管具有辐射吸收层，而所述套管由玻璃制成，其包围所述集热器管并使其热绝缘。在已知的太阳能热电厂中，将用作传热介质的导热油输送经过所述吸热管，并且可以通过从所述集热器反射镜反射并聚焦在所述集热器管上的太阳辐射将该导热油加热至约400℃的温度。这种被加热的油最终被引入到汽化过程中，通过该汽化过程可将储存在导热油中的热能转换成电能。在所述接收器管中的所述吸热管与所述套管之间形成环形空间。该环形空间用于使所述吸热管的外表面处的热损失最小化并从而提高所述太阳能集热器的效率。为此，抽空该环形空间以便获得尽可能低的热导率。然而，由于高热负荷，在吸热管中用作传热介质的导热油未表现出长期稳定性并随着逐渐老化而释放氢气。在老化过程期间释放的量一方面取决于所使用的导热油以及太阳能热电厂中的运行条件，并且另一方面取决于尤其可在汽化过程期间与油一起形成的水含量。通过渗透，释放的氢气进入被抽空的环形空间。因此，环形空间的压力和热导率也增加。这会一直发生，直到吸热管中和环形空间中的氢分压之间产生平衡。在这种情况下的一个特定缺点是氢气具有比空气更高的热导率，例如使得随着氢气的渗透进一步进展，所述环形空间中的热导率甚至优于所述接收器管之外的空气的热导率。因此，接收器管的效率降低，并且从而整个太阳能集热器的效率也降低。为了抵消环形空间中的氢分压的这种增大并从而延长接收器管的使用寿命，由现有技术已知各种解决方案。例如，可以通过吸气材料来束缚已经扩散至环形空间中的氢气。然而，这样的材料的吸收能力是有限的，使得一旦已经达到吸气材料的最大吸收能力，就无法束缚更多的氢气，并且环形空间中的压力再次增大。例如由WO2004/063640A1已知具有布置在环形空间中的吸气材料的接收器管。在所述说明书中描述的设备中，吸气材料直接在所述环形空间中布置在吸热管与套管之间的吸气桥中。吸气桥在吸热管与吸气剂之间产生间距，使得所述吸气剂上的热负荷减少并且从而增加其长期稳定性。然而，除了使用吸气材料之外，尚未提供用于使环形空间中的氢气浓度减少的解决方案，使得上文描述的吸气剂的缺点仍然存在。为了减轻吸气材料的问题，DE19821137A1公开了一种用于太阳能热应用的接收器管，其中在环形空间中另外存在具有高达数百毫巴的分压的稀有气体。这种解决方案的优点是，许多稀有气体具有比氢气更低的热导率，从而可以减少通过所述环形空间的热传导以及与其相关联的效率下降。然而，这种设计的缺点是环形空间从一开始就填充有稀有气体，以至于从太阳能集热器刚一安装起就未实现接收器管像抽空的环形空间的情况下那样的最佳效率。备选实施方式，举例而言，诸如在DE102005057276B3中公开的那些实施方式，提供了位于环形空间中的填充有至少一种稀有气体的至少一个气密密封罐，一旦吸气材料耗尽，就将所述稀有气体从所述气密密封罐引入至所述环形空间中。该备选实施方式的缺点是，太阳能集热器，并且特别是接收器管必须已经被制造成具有填充罐。改装是不可能的，使得客户需要直接在接收器管的制造期间作出关于是否承担所涉及的额外成本和增加的工作投入的决定。另一问题由该罐的打开造成，这只能通过增加的投入来实现。由DE102011082772B9已知一种用于打开罐并使用稀有气体来填充环形空间的方法，其中通过激光钻孔方法将所述罐打开。激光束从外部通过套管偏转至罐上，所述罐受到照射，直到在该罐中形成开口并释放保护气体。然而，本专利技术的缺点还在于，使用保护气体罐对接收器管进行改装是不可能的，并且客户需要在制造期间就承担增加的成本和制造投入，尽管在启动之后很长时间才会使用到稀有气体。例如，在德国公开说明书(待审专利说明书)DE2711889A1中描述了一种通过使用聚焦激光脉冲在一般种类的工件中开孔的方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供使得用保护气体填充接收器的环形空间以及其后续填充可行的方法和设备。该目的通过根据专利权利要求1所述的方法和根据专利权利要求18所述的设备来实现。从属权利要求2至17以及19至24各自分别代表所述方法或所述设备的优选实施方式。根据本专利技术的方法用于将保护气体引入接收器管特别是用于太阳能集热器的接收器管的环形空间中，其中所述环形空间形成于所述接收器管的一个外套管与内吸热管之间，并且所述外套管通过壁而连接至所述吸热管，其特征在于，在第一处理步骤中，产生穿透所述套管或所述壁的开口。随后，通过所述开口将保护气体引入所述环形空间中，并且在第三处理步骤中，随后使所述开口再次闭合。根据本专利技术的这种方法的优点是，已经制造以及甚至已经安装在太阳能集热器中的接收器管的环形空间可于随后用保护气体填充并且在时间或成本方面没有很大的投入。此外，接收器管可被提供有最初抽空的环形空间，使得在最开始使用时，可以实现最大效率。然而，一旦接收器管的效率由于氢气扩散而达到临界值，就可以按照根据本专利技术的方法用保护气体填充所述环形空间，并因此有可能阻止任何进一步的效率下降。免除了填充有保护气体的附加罐的成本密集和制造密集的安装。另外，还可以通过根据本专利技术的方法在任何时候用稀有气体填充现有装备的环形空间，并因此可以阻止效率的进一步降低。以这种方式，增加了所有接收器管的使用寿命，这提供了显著的经济和生态优势。在该过程中，可以从实际存在于环形空间中的氢气浓度推导出所述临界值，该浓度由合适的传感器测量。在玻璃套管处测得的温度也是合适的指标，因为随着氢气浓度增加，环形空间的热导率并且因而玻璃套管的温度也在操作期间升高。此外，太阳能集热器的时间或效率也可以构成临界值。在根据本专利技术的方法的有利实施方式中，通过激光钻孔方法形成开口。激光钻孔方法具有在原则上可以产生具有任何大小和形状的开口的优点。为此，仅需要使激光束的功率和/或几何形状适于接收器管、套管和/或壁的相应几何形状和性质。此外，激光钻孔方法在主要由玻璃组成的套管中或者在主要由金属或金属合金组成的壁中同等地提供了通过使用同样的设备产生开口的可能性。与材料去除钻孔工艺相比，激光钻孔方法使得在没有任何磨削物的情况下可以产生开口，由此防止对环形空间的污染。在另一有利实施方式中，通过激光焊接方法使所述开口再次闭合。通过激光焊接方法进行的闭合提供了可在无需另外施加闭合材料的情况下使开口闭合的优点。此外，可以通过改变激光束的功率和/或几何形状来使其适于多样化的开口几何形状以及不同的要求，举例而言，诸如套管或壁的壁厚或者其材料组成。另一有利实施方式提供了在从环形空间的外部到内部中的压力梯度下产生开口。该实施方式提供的是，在套管的外部以及因此从背离吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将保护气体引入接收器管(4)、特别是用于太阳能集热器的接收器管(4)的环形空间(3)中的方法，其中所述环形空间(3)至少由所述接收器管(4)的外套管(2)和内吸热管(1)形成，并且所述外套管(2)通过壁(5)而连接至所述吸热管(1)，其特征在于，产生穿透所述套管(2)或所述壁(5)的开口(O1、O2)，将保护气体通过所述开口(O1、O2)引入所述环形空间(3)中，并且随后再次闭合所述开口(O1、O2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.12 DE 102014218333.21.一种用于将保护气体引入接收器管(4)、特别是用于太阳能集热器的接收器管(4)的环形空间(3)中的方法，其中所述环形空间(3)至少由所述接收器管(4)的外套管(2)和内吸热管(1)形成，并且所述外套管(2)通过壁(5)而连接至所述吸热管(1)，其特征在于，产生穿透所述套管(2)或所述壁(5)的开口(O1、O2)，将保护气体通过所述开口(O1、O2)引入所述环形空间(3)中，并且随后再次闭合所述开口(O1、O2)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过激光钻孔方法产生所述开口(O1、O2)。3.根据权利要求1或2中之一所述的方法，其特征在于，通过激光焊接方法使所述开口(O1、O2)闭合。4.根据权利要求1至3中之一所述的方法，其特征在于，通过使用激光束直径dL1的激光钻孔方法产生所述开口(O1、O2)，以及通过利用激光束直径dL2的激光焊接方法使所述开口(O1、O2)闭合，其中dL2>dL1。5.根据权利要求1至4中之一所述的方法，其特征在于，所述开口(O2)的闭合通过使用附加的闭合材料(209)而发生。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在对所述环形空间(3)的填充之后，将所述闭合材料(209)引入所述开口(O2)中，并因此使所述开口(O2)至少部分地闭合。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在对所述环形空间(3)的填充之后，所述闭合材料(209)至少部分地被推动至所述开口(O2)之中或之上，至少部分地通过激光而熔融，并因此使所述开口(O2)闭合。8.根据权利要求1、2或5中之一所述的方法，其特征在于，所述壁(5)中的所述开口(O2)通过电阻焊接闭合。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述开口(O2)的闭合通过使用至少一个棒电极而发生。10.根据权利要求8或9中之一所述的方法，其特征在于，在对所述环形空间(3)的填充之后，所述闭合材料(209)至少部分地被推动至所述开口(O2)之中或之上，至少一个电极分别地与所述闭合材料(209)以及与所述壁(5)接触，所述闭合材料(209)通过电阻焊接而熔融，并因此使所述开口(O2)闭合。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，机械地产生所述开口。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过使用插管(309、409)产生所述开口，其中将所述插管(309、409)按压穿过所述壁(5)。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述插管(309、409)按压穿过所述壁(5)，通过所述插管(309、409)来填充所述环形空间(3)，并且通过使所述插管(309、409)闭合来使所述开口闭合。14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，通过以下方法中的至少一种来使所述插管(309、409)闭合：电阻焊接、摩擦焊接或感应钎焊。15.根据权利要求1至14中之一所述的方法，其特征在于，在产生所述开口之前，能够抽空的处理室(101、201、301、401)以包围待开口位置的方式以及气密的方式布置在所述套管(2)和/或所述壁(5)处，将其抽空并利用保护气体进行填充。16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在产生所述开口之后，等待直到在所述环形空间(3)与所述处理室(101、201、301、401)之间已经发生期望的气体交换。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述气体交换之后，使所述开口闭合并于随后对所述处理室(101、201、301、401)进行通气。18.一种用...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·库格克恩，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE