RU2380624C2

RU2380624C2 - Facility for control of solar energy

Info

Publication number: RU2380624C2
Application number: RU2007103233A
Authority: RU
Inventors: Морис Дж. ТАЧЕЛТ (CA); Морис Дж. Тачелт
Original assignee: Эс-Эйч-И-Си ЛАБС-СОЛАР ХАЙДРОДЖЕН ЭНЕРДЖИ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2010-01-27
Also published as: US20080060636A1; JP2008505301A; BRPI0513399A; IL180535A0; JP4908407B2; RU2007103233A; MX2007000113A; CA2473042A1; AP2007003886A0; CA2572299A1; AP2097A; WO2006002545A1; CN101014810A; EP1781997A1; AU2005259731A1

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: here is disclosed system of accumulating solar energy consisting of concentrator designed to direct in-focus beam of solar energy to receiver of solar energy. A locking plate is installed between the said concentrator and the receiver and travels from an open position near the beam of solar energy to a closed position wherein at least part of the beam of solar energy hits front surface of the locking plate preventing hitting the receiver. A cooling circuit ensures circulation of cooling fluid medium for withdrawal of heat from the locking plate. A drive of the locking plate is designed to transfer at least one locking plate from an open position to closed one; there is also an element - lock control - made to stop transfer of the locking plate in a row of positions between an open and closed position.

EFFECT: facility for control of solar energy.

22 cl, 10 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к области солнечных энергетических систем, в частности к управлению энергией, получаемой приемником солнечной энергии, таким как бойлер, печь и т.д.The present invention relates to the field of solar energy systems, in particular to controlling the energy received by a solar energy receiver, such as a boiler, stove, etc.

Уровень техникиState of the art

В последнее время имеет место значительное развитие в эффективном использовании солнечной энергии. Одна из типичных систем использует вогнутое зеркало, собирающее и фокусирующее солнечные лучи в конусообразный сфокусированный пучок солнечной энергии. Приемник солнечной энергии размещен вблизи вершины конуса и генерирует значительное тепло на необходимые нужды теплопотребления. Вогнутые зеркала обычно изготавливают из матрицы маленьких плоских зеркальных сегментов, расположенных на вогнутой раме для создания фокусирующего эффекта. Зеркала могут быть очень большими, в зависимости от потребления энергии приемником.Recently, there has been a significant development in the efficient use of solar energy. One typical system uses a concave mirror that collects and focuses the sun's rays into a cone-shaped focused beam of solar energy. The solar energy receiver is located near the top of the cone and generates significant heat for the necessary heat consumption needs. Concave mirrors are usually made of a matrix of small flat mirror segments located on a concave frame to create a focusing effect. Mirrors can be very large, depending on the energy consumption of the receiver.

Такие солнечные системы обычно располагают в пустынных районах, где солнце светит постоянно, и тепло, генерируемое солнечным пучком, поступает практически постоянно. К потребителям или приемникам солнечной энергии относятся бойлеры, тепловые реакторы, двигатели Стирлинга и подобные устройства. Проблема таких систем состоит в управлении количеством тепловой энергии, получаемой потребителем. Например, двигатель Стирлинга не имеет управления, которое связано с дросселем и посредством которого энергия, подаваемая на двигатель, соответствовала бы нагрузке. При питании двигателя Стирлинга солнечной энергией от матрицы зеркал, солнечная энергия поступает, как правило, постоянно, и нагрузка должна поддерживаться на достаточном уровне, чтобы использовать всю солнечную энергию, поступающую от матрицы зеркал. Если нагрузка падает, то двигатель очень быстро перегревается и получает повреждение. Подобный перегрев и повреждение может случиться и с другими потребителями солнечной энергии.Such solar systems are usually located in desert areas where the sun shines constantly, and the heat generated by the solar beam arrives almost constantly. Consumers or receivers of solar energy include boilers, thermal reactors, Stirling engines, and similar devices. The problem with such systems is to control the amount of thermal energy received by the consumer. For example, the Stirling engine does not have control that is connected to the inductor and through which the energy supplied to the engine would correspond to the load. When the Stirling engine is powered by solar energy from a matrix of mirrors, solar energy is usually supplied continuously, and the load must be maintained at a sufficient level to use all of the solar energy coming from the matrix of mirrors. If the load drops, the engine overheats very quickly and gets damaged. Similar overheating and damage can occur with other consumers of solar energy.

Чтобы обеспечить некоторый уровень управления, на матрице зеркал можно установить плоские зеркальные сегменты, которые приводятся в движение исполнительным механизмом. Орган управления активирует приводной механизм и разворачивает зеркала для получения сфокусированного пучка солнечной энергии, имеющего коническую форму. Таким образом, можно регулировать количество энергии, получаемой приемником. В случае перегрева зеркальные сегменты выводятся из фокуса для уменьшения количества принимаемой солнечной энергии, например, при падении нагрузки двигателя Стирлинга. Такие системы также позволяют снижать скорость нагрева приемника постепенным введением плоских зеркальных сегментов в фокус, пока не будет достигнуто максимальное или требуемое получение энергии. Перемещаемые зеркальные сегменты, исполнительные механизмы и органы управления являются достаточно сложными, что в итоге делает солнечные системы такого типа чрезмерно дорогими в монтаже и обслуживании.To provide a certain level of control, flat mirror segments can be installed on the matrix of mirrors, which are driven by an actuator. The control activates the drive mechanism and turns the mirrors to obtain a focused beam of solar energy, which has a conical shape. Thus, it is possible to adjust the amount of energy received by the receiver. In case of overheating, the mirror segments are taken out of focus to reduce the amount of solar energy received, for example, when the load of the Stirling engine drops. Such systems also make it possible to reduce the heating rate of the receiver by gradually introducing flat mirror segments into focus until the maximum or required energy production is achieved. The movable mirror segments, actuators and controls are quite complex, which ultimately makes this type of solar system extremely expensive to install and maintain.

Также известно, что для предотвращения перегрева можно перекрыть пучок солнечной энергии, или его часть, путем смещения пластины в надлежащее положение. Такие пластины изготовлены из жаростойких материалов, чтобы противостоять интенсивному нагреву солнечной энергией, которые весьма хрупки и могут быть повреждены под внешним воздействием.It is also known that to prevent overheating, it is possible to block the solar energy beam, or part of it, by moving the plate to the proper position. Such plates are made of heat-resistant materials to withstand intense heating by solar energy, which are very fragile and can be damaged by external influences.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является создание устройства управления солнечной энергией, устраняющего проблемы уровня техники.An object of the present invention is to provide a solar energy control device that eliminates prior art problems.

Настоящее изобретение предлагает, в первом аспекте, затворное устройство для солнечной энергии, предназначенное для использования в системе собирания солнечной энергии, которая содержит солнечный концентратор, выполненный с возможностью направления сфокусированного пучка солнечной энергии на приемник солнечной энергии, и устанавливаемое между указанным концентратором и приемником для избирательной задержки части пучка солнечной энергии. Устройство содержит, по меньшей мере, одну затворную пластину, перемещаемую из открытого положения вблизи пучка солнечной энергии в закрытое положение, в котором, по меньшей мере, часть пучка солнечной энергии попадает на переднюю поверхность затворной пластины для предотвращения попадания на приемник. Предусмотрен контур охлаждения, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции охлаждающей текучей среды для отвода тепла от затворной пластины. Предусмотрен привод затвора, выполненный с возможностью перемещения, по меньшей мере, одной затворной пластины из открытого положения в закрытое положение; и орган управления затвором, связанный с приводом затвора и выполненный с возможностью остановки перемещения затворной пластины в ряде позиций между открытым положением и закрытым положением.The present invention provides, in a first aspect, a solar energy shutter device for use in a solar energy collecting system that includes a solar concentrator configured to direct a focused solar energy beam to a solar energy receiver and mounted between said concentrator and a selective receiver delays part of the solar energy beam. The device comprises at least one shutter plate movable from an open position near the solar energy beam to a closed position in which at least a portion of the solar energy beam falls on the front surface of the shutter plate to prevent contact with the receiver. A cooling circuit is provided, configured to circulate the cooling fluid to remove heat from the gate plate. A shutter drive is provided, configured to move at least one shutter plate from an open position to a closed position; and a shutter control member associated with the shutter drive and configured to stop the movement of the shutter plate in a number of positions between the open position and the closed position.

Настоящее изобретение, во втором аспекте, предлагает систему собирания солнечной энергии, содержащую солнечный концентратор, выполненный с возможностью направления сфокусированного пучка солнечной энергии на приемник солнечной энергии. Затворная пластина установлена между указанным концентратором и приемником и перемещается из открытого положения вблизи пучка солнечной энергии в закрытое положение, в котором, по меньшей мере, часть пучка солнечной энергии попадает на переднюю поверхность затворной пластины для предотвращения попадания на приемник. Предусмотрен контур охлаждения, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции охлаждающей текучей среды для отвода тепла от затворной пластины. Предусмотрен привод затвора, выполненный с возможностью перемещения, по меньшей мере, одной затворной пластины из открытого положения в закрытое положение; и орган управления затвором, связанный с приводом затвора и выполненный с возможностью остановки перемещения затворной пластины в ряде позиций между открытым положением и закрытым положением.The present invention, in a second aspect, provides a solar energy collecting system comprising a solar concentrator configured to direct a focused beam of solar energy to a solar energy receiver. The shutter plate is installed between the specified concentrator and the receiver and moves from an open position near the solar energy beam to a closed position in which at least part of the solar energy beam falls on the front surface of the shutter plate to prevent contact with the receiver. A cooling circuit is provided, configured to circulate the cooling fluid to remove heat from the gate plate. A shutter drive is provided, configured to move at least one shutter plate from an open position to a closed position; and a shutter control member associated with the shutter drive and configured to stop the movement of the shutter plate in a number of positions between the open position and the closed position.

Настоящее изобретение обеспечивает устройство управления солнечной энергией, которое предотвращает попадание части сфокусированного пучка солнечной энергии на приемник. Устройство содержит затворную пластину, перемещаемую из открытого положения, в котором на приемник попадает весь пучок, в закрытое положение, в котором, по меньшей мере, часть пучка солнечной энергии блокируется и не попадает на приемник. Устройство может содержать одну или более затворных пластин, внутри каждой из которых выполнен охлаждающий канал, и источник охлаждающей текучей среды для циркуляции по каналу с целью отвода тепла от затворной пластины. Циркулирующая охлаждающая текучая среда отбирает значительное количество тепла, образующегося в затворной пластине, и рассеивает его в отдаленном от затворных пластин месте, например, через радиатор или подобное устройство.The present invention provides a solar energy control device that prevents a portion of a focused solar beam from entering a receiver. The device contains a shutter plate, moved from an open position in which the entire beam enters the receiver, to a closed position in which at least a portion of the solar energy beam is blocked and does not enter the receiver. The device may contain one or more shutter plates, inside each of which a cooling channel is made, and a source of cooling fluid for circulation through the channel in order to remove heat from the shutter plate. The circulating cooling fluid draws a significant amount of heat generated in the gate plate and dissipates it in a place remote from the gate plate, for example, through a radiator or the like.

Настоящее изобретение предлагает затворное устройство, устанавливаемое между солнечным концентратором, таким как сферическое зеркало, фокусирующее солнечные лучи в пучок солнечной энергии, и приемником солнечной энергии, ориентированным для приема сфокусированного пучка. Приемник обычно может быть реакционной камерой, двигателем Стирлинга или подобным устройством, а сферическое зеркало может быть образовано матрицей зеркальных сегментов.The present invention provides a shutter device mounted between a solar concentrator, such as a spherical mirror focusing the sun's rays into a solar energy beam, and a solar energy receiver oriented to receive a focused beam. The receiver may typically be a reaction chamber, a Stirling engine, or the like, and a spherical mirror may be formed by a matrix of mirror segments.

В одном варианте затворное устройство содержит ряд затворных пластин, смонтированных с возможностью поворота на раме затвора, и орган управления затвором, выполненный с возможностью перемещения затворных пластин из открытого положения, в котором пучок солнечной энергии полностью попадает на приемник, в несколько частично закрытых положений, в которых переменные части пучка солнечной энергии блокируются и не попадают на приемник, а затем в закрытое положение, в котором пучок по существу блокирован. Каждая затворная пластина снабжена внутренним охлаждающим каналом, а источник охлаждающей текучей среды подключен к каждому такому каналу, так что охлаждающая текучая среда циркулирует по охлаждающим каналам, отбирая тепло от затворных пластин.In one embodiment, the shutter device comprises a series of shutter plates mounted to rotate on the shutter frame, and a shutter control member configured to move the shutter plates from an open position in which the solar energy beam is completely incident on the receiver, in several partially closed positions, in which the variable parts of the solar energy beam are blocked and do not reach the receiver, and then to the closed position, in which the beam is essentially blocked. Each shutter plate is provided with an internal cooling channel, and a source of cooling fluid is connected to each such channel, so that the cooling fluid circulates through the cooling channels, taking heat from the shutter plates.

В другом варианте согласно настоящему изобретению затворное устройство содержит круговую затворную пластину, образующую центральную апертуру. Круговая затворная пластина включает один или более внутренних охлаждающих каналов, к которым подсоединен источник охлаждающей текучей среды, так что охлаждающая текучая среда циркулирует по охлаждающим каналам, отводя тепло от круговой затворной пластины. Круговая затворная пластина монтируется поперек пучка солнечной энергии. Когда эта пластина расположена ближе к приемнику, через центральную апертуру проходит весь пучок и попадает на приемник. Когда пластина отодвинута от приемника в сторону сферического зеркала, внешняя часть конического пучка солнечной энергии падает на круговую затворную пластину и не попадает на приемник. Благодаря конической форме пучка, круговая затворная пластина может быть достаточно широкой, так что, когда она удалена от приемника, большая часть пучка задерживается пластиной, и только малая часть проходит сквозь центральную апертуру и попадает на приемник. В этом варианте предусмотрено линейное управление затвором, которое заключается в регулировании расстояния между пластиной и приемником.In another embodiment, according to the present invention, the shutter device comprises a circular shutter plate forming a central aperture. The circular shutter plate includes one or more internal cooling channels to which a source of cooling fluid is connected, so that the cooling fluid circulates through the cooling channels, removing heat from the circular shutter plate. A circular shutter plate is mounted across the solar energy beam. When this plate is located closer to the receiver, the entire beam passes through the central aperture and enters the receiver. When the plate is moved away from the receiver towards a spherical mirror, the outer part of the conical beam of solar energy falls on a circular shutter plate and does not fall on the receiver. Due to the conical shape of the beam, the circular shutter plate can be wide enough so that when it is removed from the receiver, most of the beam is held up by the plate, and only a small part passes through the central aperture and enters the receiver. This option provides linear control of the shutter, which consists in regulating the distance between the plate and the receiver.

В качестве охлаждающей текучей среды лучше всего использовать смесь воды и гликоля, которая обычно используется в системах охлаждения двигателей. Эта смесь, прокачиваемая в больших объемах, имеет способность отводить большое количество тепла от затворных пластин, а также безопасна и удобна в обращении. Тем не менее, другие текучие среды, как жидкие, так и газообразные среды, также можно использовать в качестве охлаждающих сред.A mixture of water and glycol, which is commonly used in engine cooling systems, is best used as a cooling fluid. This mixture, pumped in large volumes, has the ability to remove a large amount of heat from the gate plates, and is also safe and easy to handle. However, other fluids, both liquid and gaseous, can also be used as cooling media.

Также возможна изоляция задней поверхности затворных пластин, или нанесение на нее отражающего покрытия. Тогда, во время облачной погоды или ночью затворные пластины можно закрыть, и тепло будет сохраняться в приемнике, а не излучаться через отверстие в затворном устройстве.It is also possible to isolate the back surface of the shutter plates or to apply a reflective coating to it. Then, during cloudy weather or at night, the shutter plates can be closed and heat will be stored in the receiver, and not radiated through an opening in the shutter device.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Настоящее изобретение охарактеризовано в формуле, а в детальном описании приведены предпочтительные варианты его осуществления, которые могут быть лучше поняты в связи с сопроводительными чертежами, где одинаковые элементы на каждом из нескольких чертежей обозначены одинаковыми позициями.The present invention is characterized in the formula, and in the detailed description, preferred embodiments thereof are given, which can be better understood in connection with the accompanying drawings, where like elements in each of several drawings are denoted by the same reference numerals.

Фиг.1 представляет схематический вид сбоку затворного устройства согласно настоящему изобретению, установленного между солнечным концентратором, схематически изображенным в виде сферического зеркала, и приемником солнечной энергии, причем затворное устройство показано в открытом положении, в котором весь пучок солнечной энергии принимается приемником.Figure 1 is a schematic side view of a shutter device according to the present invention mounted between a solar concentrator schematically depicted as a spherical mirror and a solar energy receiver, wherein the shutter device is shown in an open position in which the entire solar energy beam is received by the receiver.

Фиг.2 представляет схематический вид сбоку варианта затворного устройства по фиг.1 с затворными пластинами, которые сдвинуты вместе в частично закрытое положение, в котором только часть пучка солнечной энергии принимается приемником.FIG. 2 is a schematic side view of the embodiment of the shutter device of FIG. 1 with shutter plates that are shifted together to a partially closed position in which only part of the solar energy beam is received by the receiver.

Фиг.3 показывает схематический вид сбоку альтернативного варианта затворного устройства по фиг.1 с круговой затворной пластиной, причем затворное устройство показано сдвинутым в сторону солнечного концентратора в частично закрытое положение, в котором только часть пучка солнечной энергии принимается приемником.FIG. 3 shows a schematic side view of an alternative embodiment of the shutter device of FIG. 1 with a circular shutter plate, the shutter device being shown shifted toward the solar concentrator in a partially closed position in which only part of the solar energy beam is received by the receiver.

Фиг.4 показывает вид сзади затворного устройства, включающего шарнирно установленные затворные пластины, используемые в варианте по фиг.2, причем затворные пластины находятся в открытом положении.FIG. 4 shows a rear view of the shutter device including articulated shutter plates used in the embodiment of FIG. 2, with the shutter plates in the open position.

Фиг.5 показывает в перспективе вид спереди затворного устройства по фиг.4, причем затворные пластины находятся в открытом положении.FIG. 5 shows a perspective front view of the shutter device of FIG. 4, with the shutter plates in the open position.

Фиг.6 показывает в перспективе вид сзади затворного устройства по фиг.4, причем затворные пластины находятся в частично закрытом положении.FIG. 6 shows a perspective rear view of the shutter device of FIG. 4, wherein the shutter plates are in a partially closed position.

Фиг.7 показывает в перспективе вид спереди затворного устройства по фиг.4, причем затворные пластины находятся в практически полностью закрытом положении, и также показывает экранирующую пластину, установленную для защиты механизма управления затвором.FIG. 7 shows a perspective front view of the shutter device of FIG. 4, wherein the shutter plates are in a substantially fully closed position, and also shows a shielding plate mounted to protect the shutter control mechanism.

Фиг.8 показывает схематически в перспективе вид сзади внутреннего охлаждающего канала в одной из затворных пластин.Fig. 8 shows a schematic perspective view of a rear view of an internal cooling channel in one of the shutter plates.

Фиг.9 показывает вид спереди альтернативной круговой затворной пластины, которую можно использовать в затворном устройстве по фиг.3.Fig.9 shows a front view of an alternative circular bolt plate that can be used in the shutter device of Fig.3.

Фиг.10 схематически показывает работу затворного устройства.Figure 10 schematically shows the operation of the shutter device.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Фиг.1 схематически иллюстрирует затворное устройство 2 согласно настоящему изобретению, установленное между солнечным концентратором, изображенным в виде сферического зеркала 4, и приемником 6 солнечной энергии, как известно из уровня техники. Сферическое зеркало 4 фокусирует солнечные лучи в конусообразный пучок 8 солнечной энергии, а приемник 6 расположен по существу в вершине конуса для приема пучка 8. Тепло, генерируемое пучком 8 в приемнике 6, может использоваться разными способами, как это хорошо известно из уровня техники.1 schematically illustrates a shutter device 2 according to the present invention mounted between a solar concentrator depicted as a spherical mirror 4 and a solar energy receiver 6, as is known in the art. A spherical mirror 4 focuses the sun's rays into a conical beam of solar energy 8, and the receiver 6 is located essentially at the top of the cone to receive the beam 8. The heat generated by the beam 8 in the receiver 6 can be used in various ways, as is well known in the art.

На фиг.1 затворное устройство 2 показано в открытом положении, где весь пучок солнечной энергии проходит через него на приемник 6. Фиг.2 схематически иллюстрирует вариант затворного устройства 2, который имеет ряд подвижных затворных пластин, называемых далее шторками, преграждающих путь пучку 8 и препятствующих попаданию его переменных частей на приемник 6. Фиг.2 иллюстрирует затворное устройство 2 в частично закрытом положении, в котором только часть пучка 8 солнечной энергии попадает на приемник 6.1, the shutter device 2 is shown in the open position where the entire solar energy beam passes through it to the receiver 6. FIG. 2 schematically illustrates an embodiment of the shutter device 2, which has a series of movable shutter plates, hereinafter referred to as shutters, blocking the path of the beam 8 and preventing its variable parts from reaching the receiver 6. FIG. 2 illustrates the shutter device 2 in a partially closed position in which only part of the solar energy beam 8 enters the receiver 6.

Конструкция затворного устройства 2 проиллюстрирована на фиг.4-8, которые показывают, как регулируется солнечная энергия, попадающая на приемник 6. Шторки 10 прикреплены с возможностью шарнирного поворота одним углом к раме 12 затвора, ограничивая центральную апертуру 14. Кроме того, шторки 10 прикреплены с возможностью шарнирного поворота другим углом через связи 20 к кольцу 16 затвора, которое может вращаться относительно рамы 12 под действием приводного двигателя 18. Таким образом, шторки 10 могут поворачиваться из открытого положения по фиг.4, 5, проходя через частично закрытое положение по фиг.6, в по существу полностью закрытое положение по фиг.7.The design of the shutter device 2 is illustrated in FIGS. 4-8, which show how the solar energy incident on the receiver 6 is regulated. The shutters 10 are pivotally attached at one angle to the shutter frame 12, limiting the central aperture 14. In addition, the shutters 10 are attached with the possibility of pivoting at a different angle through the connection 20 to the shutter ring 16, which can rotate relative to the frame 12 under the action of the drive motor 18. Thus, the shutters 10 can be rotated from the open position according to figure 4, 5, passing through the partially closed position of FIG. 6, to the substantially fully closed position of FIG. 7.

Таким образом, можно видеть, что, по мере того, как шторки 10 сдвигаются из открытого положения в закрытое положение, переменные части пучка 8 солнечной энергии будут блокированы от попадания на приемник 6. Тепловая энергия, получаемая приемником 6, следовательно и его температура, будет точно управляться включением приводного двигателя 18, открывающего и закрывающего шторки 10. Как можно видеть, в отличие от затвора фотоаппарата, шторки 10 не перекрываются. Пучок 8 солнечной энергии может как проходить между краями шторок 10, так и через центр центральной апертуры 14. Фиг.7 иллюстрирует переднюю часть затворного устройства 2, которая обращена к сферическому зеркалу 4 своей экранирующей пластиной 21, установленной для защиты механизма затвора. Проиллюстрированная таким образом конструкция блокирует конический пучок 8 сразу со всех сторон, и остающаяся часть пучка 8, получаемая приемником, по существу равномерно распределяется по поверхности приемника 6, обеспечивая его по существу равномерный нагрев.Thus, it can be seen that, as the shutters 10 move from the open position to the closed position, the variable parts of the solar energy beam 8 will be blocked from reaching the receiver 6. The thermal energy received by the receiver 6, and therefore its temperature, will be precisely controlled by the inclusion of the drive motor 18, the opening and closing shutters 10. As you can see, unlike the shutter of the camera, the shutters 10 do not overlap. The solar energy bundle 8 can pass between the edges of the shutters 10 as well as through the center of the central aperture 14. FIG. 7 illustrates the front of the shutter device 2, which faces the spherical mirror 4 with its shielding plate 21 mounted to protect the shutter mechanism. The construction thus illustrated blocks the conical beam 8 immediately from all sides, and the remaining part of the beam 8 received by the receiver is substantially evenly distributed over the surface of the receiver 6, providing it with substantially uniform heating.

Хотя этот вариант реализации является простым и удобным для достижения равномерного нагрева приемника 6 солнечной энергии, тем не менее, следует заметить, что другие конструкции тоже могут обеспечивать смещение шторок 10 внутрь и наружу от пучка 8, чтобы заблокировать его попадание на приемник 6. Такое затворное устройство можно реализовать, например, расположением пары шторок, примыкающих друг к другу, с каждой стороны пучка 8. Сдвигая шторки вместе или раздвигая их, можно блокировать или пропускать пучок 8. Такие конструкции также подпадают под рамки настоящего изобретения.Although this implementation option is simple and convenient for achieving uniform heating of the solar energy receiver 6, however, it should be noted that other designs can also provide a shift of the shutters 10 in and out of the beam 8 to block it from reaching the receiver 6. Such a shutter the device can be implemented, for example, by arranging a pair of curtains adjacent to each other on each side of the beam 8. By sliding the curtains together or pushing them apart, it is possible to block or pass the beam 8. Such designs also fall under the scope of the present invention.

Фиг.8 схематически изображает в одной из шторок 10 внутренний охлаждающий канал 22, который расположен внутри каждой шторки 10. Шторка 10 имеет достаточную толщину, и канал 22 в рассматриваемом варианте достаточно просто реализуется путем просверливания пары отверстий 24 от внешней кромки шторки 10 под углом по направлению к ее внутренним концам. Отверстия 24 сходятся вблизи своих внутренних концов, образуя таким образом охлаждающие каналы 22, причем охлаждающая жидкость, поступающая в одно отверстие, будет также втекать в другое отверстие. На открытых концах отверстий 24 предусмотрены завершенные шланговые соединения 26, обеспечивающие подсоединение каналов 22 к источнику 28 охлаждающей текучей среды. Охлаждающая текучая среда, например, водно-гликолевая смесь, воздух или подобные среды, циркулирует из источника 28 по каналам 22.Fig. 8 schematically depicts in one of the shutters 10 an internal cooling channel 22, which is located inside each curtain 10. The shutter 10 is of sufficient thickness, and the channel 22 in the present embodiment is quite easy to implement by drilling a pair of holes 24 from the outer edge of the shutter 10 at an angle to towards its inner ends. The holes 24 converge near their inner ends, thus forming cooling channels 22, and the cooling liquid entering one hole will also flow into the other hole. At the open ends of the openings 24, complete hose connections 26 are provided for connecting the channels 22 to the cooling fluid source 28. A cooling fluid, for example, a water-glycol mixture, air, or the like, is circulated from source 28 through channels 22.

Отверстия 24 имеют такой размер и расположение, что проходят очень близко к поверхности шторки 10 и очень быстро отбирают тепло от поверхности. Шторки изготовлены из материала, который хорошо проводит тепло и также выдерживает длительное внешнее воздействие. Для изготовления шторок 10 хорошо подходит алюминий, однако другие материалы, такие как медь, также могут быть использованы. Передняя поверхность шторок 10, обращенная к сферическому зеркалу 4, должна быть очень хорошо отполирована, чтобы отражать пучок 8, так как в этом случае меньшее количество тепла должно отводиться охлаждающей средой.The holes 24 are of such a size and arrangement that they pass very close to the surface of the curtain 10 and very quickly remove heat from the surface. Curtains are made of a material that conducts heat well and also withstands prolonged external exposure. Aluminum is well suited for the manufacture of curtains 10, but other materials, such as copper, may also be used. The front surface of the shutters 10 facing the spherical mirror 4 must be very well polished to reflect the beam 8, since in this case less heat should be removed by the cooling medium.

Далее, поскольку затворное устройство может быть установлено вблизи приемника 6, как показано на фиг.1 и 2, задняя поверхность шторок 10, обращенная в сторону приемника 6, должна быть изолирована или выполнена отражательной. Тогда в облачную погоду или ночью, когда шторки 10 закрыты, накопленное тепло сохраняется в приемнике 6, а не излучается наружу через центральную апертуру 14, тем самым утрачиваясь.Further, since the shutter device can be installed near the receiver 6, as shown in FIGS. 1 and 2, the rear surface of the shutters 10 facing the receiver 6 must be insulated or reflective. Then, in cloudy weather or at night, when the shutters 10 are closed, the stored heat is stored in the receiver 6, and is not radiated out through the central aperture 14, thereby being lost.

Фиг.9 схематически показывает альтернативный вариант затворного устройства 102, подходящий для использования применительно к фиг.3 и 10. Затворное устройство 102 содержит круговую затворную пластину 110. Один или более внутренних охлаждающих каналов 122 образован в круговой затворной пластине 110 подобно тому, как описано выше, и подключен к источнику охлаждающей текучей среды. Круговая затворная пластина 110 также изготовлена из теплопроводящего материала, что способствует быстрому отводу тепла охлаждающей жидкостью, циркулирующей по каналам 122.9 schematically shows an alternative embodiment of the shutter device 102, suitable for use with reference to FIGS. 3 and 10. The shutter device 102 comprises a circular shutter plate 110. One or more internal cooling channels 122 are formed in the circular shutter plate 110 similar to that described above , and is connected to a source of cooling fluid. The circular gate plate 110 is also made of heat-conducting material, which contributes to the rapid removal of heat by the coolant circulating through the channels 122.

Как показано на фиг.10, когда круговая затворная пластина 110 находится в позиции А, рядом с приемником 6 солнечной энергии, весь пучок 8 проходит через центральную апертуру 114 и попадает на приемник 6. Круговая затворная пластина 110 установлена на направляющей или подобном приспособлении, чтобы привод мог перемещать ее в направлении приемника 6 или от него. Когда пластина 110 удаляется от приемника 6, внешние части пучка 8 солнечной энергии будут задерживаться этой пластиной. В позиции В задерживается небольшая часть пучка 8, а в позиции С блокирована очень большая часть пучка 8.As shown in FIG. 10, when the circular shutter plate 110 is in position A, next to the solar energy receiver 6, the entire beam 8 passes through the central aperture 114 and enters the receiver 6. The circular shutter plate 110 is mounted on a guide or the like so that the drive could move it toward or away from receiver 6. When the plate 110 is removed from the receiver 6, the outer parts of the solar beam 8 will be delayed by this plate. At position B, a small part of the beam 8 is delayed, and at position C, a very large part of the beam 8 is blocked.

Несмотря на то, что описанные варианты просты и удобны в исполнении, следует принять во внимание, что можно использовать и другие конструкции для перемещения шторок 10 или пластины 110 в пучок 8 или из пучка, с целью блокирования приема солнечной энергии приемником 6. Такие конструкции также подпадают под рамки настоящего изобретения.Despite the fact that the described options are simple and convenient in execution, it should be borne in mind that other designs can be used to move the shutters 10 or plate 110 into the beam 8 or from the beam, in order to block the reception of solar energy by the receiver 6. Such designs also come within the scope of the present invention.

Таким образом, все вышесказанное приведено лишь в качестве иллюстрации принципов настоящего изобретения. Более того, поскольку многочисленные изменения и модификации вполне могут быть совершены специалистами в этой области техники, нежелательно ограничивать изобретение одной конкретной конструкцией, показанной и описанной выше. Соответственно, все такие изменения и модификации в конструкции и работе должны быть признаны подпадающими под рамки настоящего изобретения.Thus, all of the foregoing is given only as an illustration of the principles of the present invention. Moreover, since numerous changes and modifications may well be made by specialists in this field of technology, it is undesirable to limit the invention to one specific design, shown and described above. Accordingly, all such changes and modifications in the design and operation should be recognized as falling within the scope of the present invention.

Claims

1. The shutter device for solar energy, intended for use in a solar energy collection system, which contains a solar concentrator, configured to direct a focused beam of solar energy to the solar energy receiver, and installed between the specified concentrator and receiver for the selective delay of part of the solar energy beam, comprising at least one shutter plate movable from an open position near the solar energy beam to a closed position, in wherein at least a portion of the solar energy beam enters the front surface of the shutter plate to prevent contact with the receiver; a cooling circuit configured to circulate the cooling fluid to remove heat from the gate plate; a shutter drive configured to move at least one shutter plate from an open position to a closed position; and a shutter control member associated with the shutter drive and configured to stop the movement of the shutter plate in a number of positions between the open position and the closed position.

2. The device according to claim 1, characterized in that it contains a series of shutter plates arranged to allow the passage of a solar energy beam between them, and the shutter drive is configured to move the shutter plates towards each other in the closed position and in the direction from each other to the open position.

3. The device according to claim 2, characterized in that the shutter plates are located in a plane substantially transverse to the solar energy beam, and are attached to rotate to the shutter frame so that the solar energy beam passes through the central aperture formed by the shutter plates in open position, and the shutter actuator is configured to rotate the shutter plates towards each other in the closed position to reduce the size of the Central aperture.

4. The device according to claim 3, characterized in that it comprises a shutter ring mounted rotatably on the shutter frame, each shutter plate being rotatably mounted with its first part to the shutter frame and rotatably mounted with its second part by coupling to the ring shutter, while the shutter drive is configured to rotate the shutter ring relative to the shutter frame to move the shutter plates from the open position to the closed position.

5. The device according to claim 1, characterized in that the solar energy beam has a conical shape and decreases in diameter between the solar concentrator and the solar energy receiver, wherein at least one shutter plate forms a central aperture and is arranged to be open near the specified receiver so that the specified beam passes through the central aperture, and with the possibility of moving towards the solar concentrator in a closed position in which part of the beam is saline of a finite amount of energy falls on at least one shutter plate near the central aperture.

6. The device according to claim 5, characterized in that at least one shutter plate is mounted on a guide linearly passing between the solar concentrator and the solar energy receiver, and the shutter drive is configured to move the specified at least one shutter plate along the guide.

7. The device according to claim 1, characterized in that the cooling circuit includes a cooling channel formed in at least one gate plate and connected to a source of cooling fluid.

8. The device according to claim 7, characterized in that the cooling channel includes a first hole extending from the first position on the outer edge of the at least one shutter plate to the inner end located inside the at least one shutter plate and a second hole extending from a second position on the outer edge of the at least one bolt plate to an inner end located inside the at least one bolt plate, said first and second holes cabins with ensuring the flow of the circulating cooling fluid entering into the first hole, the second hole.

9. The device according to claim 8, characterized in that the first and second holes are located near the front surface of the slide plate.

10. The device according to claim 1, characterized in that the front surface of the slide plate contains a reflective surface.

11. The device according to claim 1, characterized in that at least one shutter plate is located near the solar energy receiver, and the back surface of the specified at least one shutter plate contains either a reflective surface or an insulating layer, so that the closed position, the specified at least one shutter plate reduces the loss of heat passing from the solar energy receiver through the specified at least one shutter plate.

12. A system for collecting solar energy, comprising a solar concentrator configured to direct a focused beam of solar energy to a solar energy receiver; a shutter plate mounted between said concentrator and a receiver and moved from an open position near the solar energy beam to a closed position in which at least a portion of the solar energy beam falls on the front surface of the shutter plate to prevent contact with the receiver; a cooling circuit configured to circulate the cooling fluid to remove heat from the gate plate; a shutter drive configured to move the shutter plate from an open position to a closed position; and a shutter control member associated with the shutter drive and configured to stop the movement of the shutter plate in a number of positions between the open position and the closed position.

13. The system according to p. 12, characterized in that it contains a series of shutter plates arranged to allow passage of a solar energy beam between them, and the shutter drive is configured to move the shutter plates towards each other in the closed position and in the direction from each other to the open position.

14. The system of claim 13, wherein the shutter plates are arranged in a plane substantially transverse to the solar energy beam and are rotatably attached to the shutter frame so that the solar energy beam passes through a central aperture formed by the shutter plates in open position, and the shutter actuator is configured to rotate the shutter plates towards each other in the closed position to reduce the size of the Central aperture.

15. The system according to 14, characterized in that it contains a shutter ring mounted rotatably on the shutter frame, each shutter plate is rotatably mounted with its first part to the shutter frame and is rotatably mounted with its second part by communication to the ring shutter, while the shutter drive is configured to rotate the shutter ring relative to the shutter frame to move the shutter plates from the open position to the closed position.

16. The system according to p. 12, characterized in that the solar energy beam has a conical shape and decreases in diameter between the solar concentrator and the solar energy receiver, the shutter plate forming a central aperture and configured to be located in the open position near the specified receiver in this way that the specified beam passes through the central aperture, and with the possibility of moving towards the solar concentrator in a closed position in which part of the solar energy beam enters on the specified shutter plate near the Central aperture.

17. The system according to clause 16, wherein the at least one shutter plate is mounted on a guide linearly passing between the solar concentrator and the solar energy receiver, and the shutter drive is configured to move the specified at least one shutter plate along the guide.

18. The system of claim 12, wherein the cooling circuit includes a cooling channel formed in at least one gate plate and connected to a source of cooling fluid.

19. The system according to p. 18, characterized in that the cooling channel includes a first hole extending from the first position on the outer edge of the at least one shutter plate to the inner end located inside the specified at least one shutter plate, and a second hole extending from a second position on the outer edge of the at least one gate plate to an inner end located inside the at least one gate plate, said first and second holes intersecting with providing a flow of circulating cooling fluid entering the first hole into the second hole.

20. The system according to claim 19, characterized in that the first and second holes are located near the front surface of the slide plate.

21. The system of claim 12, wherein the front surface of the shutter plate comprises a reflective surface.

22. The system according to p. 12, characterized in that at least one shutter plate is located near the solar energy receiver, and the rear surface of the specified at least one shutter plate contains either a reflective surface or an insulating layer, so that the closed position, the specified at least one shutter plate reduces the loss of heat passing from the solar energy receiver through the specified at least one shutter plate.