專利名稱：一種太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到高溫太陽能吸熱器與集熱腔，更具體地是一種太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的收集太陽能的集熱頭。
背景技術(shù)：
太陽能斯特林發(fā)動機(jī)是用于碟式聚光太陽能熱發(fā)電技術(shù)中的核心動力機(jī)械，它能夠直接利用聚焦后的太陽能輸出機(jī)械功，從而帶動與其輸出軸相聯(lián)的發(fā)電機(jī)發(fā)電，該技術(shù)是一種利用聚焦后的太陽能進(jìn)行熱發(fā)電的技術(shù)。該技術(shù)由于采用斯特林發(fā)動機(jī)作為動力機(jī)械所以又稱為斯特林太陽能熱發(fā)電，它具有光電轉(zhuǎn)換效率高，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，既可以單套系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)電，又可以聯(lián)合多套系統(tǒng)、根據(jù)需要組成太陽能發(fā)電站(廠)。集熱頭是太陽能斯特林發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件之一，它的主要作用是把收集到的太陽能傳入斯特林機(jī)內(nèi)部，加熱工質(zhì)。其性能的優(yōu)劣直接影響到斯特林機(jī)的熱效率。一個設(shè)計優(yōu)良的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)的集熱頭應(yīng)該能夠盡可能多的把傳入其中的熱量傳輸給太陽能吸熱器內(nèi)的工質(zhì)，而熱損失盡可能的小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于太陽能斯特林發(fā)動機(jī)上的集熱頭，它的主要作用是把收集到的太陽能傳入斯特林發(fā)動機(jī)內(nèi)部，加熱工質(zhì)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，主要是由設(shè)置在封閉的集熱腔內(nèi)的太陽能吸熱器構(gòu)成；其中集熱頭上的太陽能吸熱器由多根吸熱管組成，每一根吸熱管彎成同一種漸開線形狀；每根吸熱管底部有兩個管口，其中一個管口焊接在斯特林發(fā)動機(jī)的氣缸頂部，另一個管口焊接在與氣缸對應(yīng)的回?zé)崞黜敳?；多根吸熱管依次排列圍成一個封閉的喇叭口狀；集熱腔的腔壁外側(cè)為一水冷套，集熱腔的腔壁內(nèi)側(cè)涂覆有紅外反射涂料層；集熱腔的頂部為一透光的瞳孔。所述的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，其中集熱腔為圓筒狀。所述的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，其中集熱腔的腔壁內(nèi)側(cè)涂覆有隔熱涂料層，在所述的隔熱涂料層上涂覆有紅外反射涂料層。所述的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，其中瞳孔為固定在集熱腔頂部的石英玻璃。所述的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，其中吸熱管為合金鋼管。本發(fā)明的效果是呈喇叭口狀的太陽能吸熱器能夠最大限度的吸收聚焦后的太陽能，而集熱腔能夠很好的起到隔熱保溫的作用。石英玻璃的透光率很高，同時能夠有效阻止外界空氣與吸熱器表面的對流換熱；集熱腔壁的紅外反射涂料層能夠反射回去一部分由高溫的吸熱管表面發(fā)出的紅外線，對吸熱器行成二次加熱的效果，進(jìn)一步提高了整個集熱頭的集熱效率。外部的水冷套中通入冷卻水，對集熱腔的腔壁進(jìn)行必要的散熱。這雖然會降低一些集熱頭的集熱效率，但卻會延長其工作壽命。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2為圖1中的太陽能吸熱器與氣缸頭的示意圖。圖3為圖2中太陽能吸熱器和氣缸頭的俯視圖。附圖中主要標(biāo)示說明1瞳孔；2紅外反射涂料層；3隔熱涂料層；4太陽能吸熱器；5氣缸；6回?zé)崞鳎?水冷套；8冷卻水進(jìn)口 ；9冷卻水出口 ； 10螺栓螺母；11鋼板槽。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭由一個太陽能吸熱器和一個集熱腔共同組成。太陽能吸熱器的每根吸熱管用耐高溫合金鋼管彎成漸開線形狀，每根彎管的底部有兩個管口，其中一個管口焊接在氣缸頂部上，而另一個管口焊接在與該氣缸相應(yīng)的回?zé)崞魃?；這些彎管依次緊密的排列，圍成一個喇叭口狀，形成太陽能吸熱器；集熱腔呈圓筒狀，腔壁共有三層，由內(nèi)至外分別為紅外反射涂料層、隔熱涂料層、內(nèi)外鋼壁組成的水冷套；其中，紅外反射涂料層和隔熱涂料層能夠耐到1000°c的高溫。隔熱涂料直接涂于水冷套內(nèi)側(cè)的鋼壁上，待其完全晾干后，再把紅外線反射涂料涂于隔熱涂料層的內(nèi)側(cè)；集熱腔底部的安裝邊與斯特林發(fā)動機(jī)氣缸頭的安裝邊通過螺栓聯(lián)接；集熱腔的頂部安裝有石英玻璃做的瞳孔，它嵌于兩塊對稱的半圓形鋼板槽的中間，鋼板槽通過螺栓對接，其邊緣用螺栓固定在集熱腔頂部的安裝邊上。集熱頭工作時，聚焦后的太陽光斑略微發(fā)散后直接從瞳孔照入，由太陽能吸熱器把太陽光的熱量傳入斯特林機(jī)內(nèi)部，加熱其工質(zhì)。集熱腔在工作過程中具有反射紅外線和隔熱保溫的作用。下面以一臺四缸雙作用式的斯特林發(fā)動機(jī)為例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)描述。請參閱圖1、圖2和圖3所示，顯示了一個由太陽能吸熱器與集熱腔共同組成的集熱頭。一臺四缸雙作用式的斯特林發(fā)動機(jī)的氣缸頭由四個氣缸5、四個分別與其對應(yīng)的回?zé)崞?以及與它們底部焊接的鋼板組成。太陽能吸熱器4是由多根依次緊密排列圍成喇叭口狀的吸熱管組成(本發(fā)明的吸熱管可以采用公知的耐高溫合金鋼管)。每根吸熱管彎成漸開線形狀，每根吸熱管有兩個管口，其中一個焊接在氣缸5的頂部，而另一個焊接在與該氣缸對應(yīng)的回?zé)崞?頂部；如圖1所示，集熱腔的腔壁外側(cè)為一水冷套7，該水冷套7包括冷卻水進(jìn)口 8和冷卻水出口 9。集熱腔的底部安裝邊通過螺栓與氣缸頭的安裝邊聯(lián)接固定；耐高溫的隔熱涂料直接涂抹在水冷套7的內(nèi)壁上，形成隔熱涂料層3，待晾干后，在隔熱涂料層3上再涂抹一層很薄的耐高溫紅外反射涂料，形成紅外反射涂料層2 ；選一塊大小合適的高透光率的石英玻璃作為集熱頭的瞳孔1，嵌在兩塊對稱的半圓形鋼板槽11內(nèi)，并將兩塊對稱的半圓形鋼板槽11的邊緣用螺栓螺母10與集熱腔頂部的安裝邊聯(lián)接固定。
本發(fā)明工作時，聚焦后的太陽光斑照射在靠近瞳孔1外側(cè)的位置，略微發(fā)散后的陽光透過瞳孔1進(jìn)入集熱頭的內(nèi)部，大部分能量被其中央的太陽能吸熱器4直接吸收，加熱斯特林發(fā)動機(jī)內(nèi)部的工質(zhì)；瞳孔1不僅能夠以90%以上的透光率透過太陽光，還能夠有效減少太陽能吸熱器4的表面與外界空氣的對流換熱損失。太陽能吸熱器4吸收的能量有一部分會以紅外射線的形式發(fā)射到集熱腔的壁面，打到紅外反射涂料層2上，后者能夠以較高的反射率反射回一部分紅外射線，使太陽能吸熱器4被再次加熱。隔熱涂料層3起到隔熱和保溫的作用，能夠減少高溫的太陽能吸熱器4向集熱腔壁面的熱輻射損失。當(dāng)水冷套7 的內(nèi)壁面達(dá)到一定溫度時，冷卻水從冷卻水進(jìn)口 8流入其中，從冷卻水出口 9流出，對集熱腔的內(nèi)壁面進(jìn)行散熱，從而延長了整個集熱頭的工作壽命。
權(quán)利要求
1.一種太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，主要是由設(shè)置在封閉的集熱腔內(nèi)的太陽能吸熱器構(gòu)成；其中集熱頭上的太陽能吸熱器由多根吸熱管組成，每一根吸熱管彎成同一種漸開線形狀； 每根吸熱管底部有兩個管口，其中一個管口焊接在斯特林發(fā)動機(jī)的氣缸頂部，另一個管口焊接在與氣缸對應(yīng)的回?zé)崞黜敳?；多根吸熱管依次排列圍成一個封閉的喇叭口狀； 集熱腔的腔壁外側(cè)為一水冷套，集熱腔的腔壁內(nèi)側(cè)涂覆有紅外反射涂料層； 集熱腔的頂部為一透光的瞳孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，其中，所述集熱腔為圓筒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，其中，所述集熱腔的腔壁內(nèi)側(cè)涂覆有隔熱涂料層，在所述的隔熱涂料層上涂覆有紅外反射涂料層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，其中，所述瞳孔為固定在集熱腔頂部的石英玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，其中，所述吸熱管為合金鋼管。
全文摘要
一種太陽能斯特林發(fā)動機(jī)用的集熱頭，主要是由設(shè)置在封閉的集熱腔內(nèi)的太陽能吸熱器構(gòu)成；其中集熱頭上的太陽能吸熱器由多根吸熱管組成，每一根吸熱管彎成同一種漸開線形狀；每根吸熱管底部有兩個管口，其中一個管口焊接在斯特林發(fā)動機(jī)的氣缸頂部，另一個管口焊接在與氣缸對應(yīng)的回?zé)崞黜敳?；多根吸熱管依次排列圍成一個封閉的喇叭口狀；集熱腔的腔壁外側(cè)為一水冷套，集熱腔的腔壁內(nèi)側(cè)涂覆有紅外反射涂料層；集熱腔的頂部為一透光的瞳孔。集熱頭工作時，聚焦后的太陽光斑略微發(fā)散后直接從瞳孔照入，由太陽能吸熱器把太陽光的熱量傳入斯特林機(jī)內(nèi)部，加熱其工質(zhì)。集熱腔在工作過程中具有反射紅外線和隔熱保溫的作用。
文檔編號F03G6/06GK102297040SQ20101021736
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者周天, 唐大偉, 李鐵, 杜景龍 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所