Caldera solar.

Una caldera solar incluye un soporte de la caldera (100) que define un eje a lo largo de una dirección hacia el interior-hacia el exterior.

Se fija una barra (136) de suspensión de manera rotatoria al soporte de la caldera (100). Se fija una escuadra de manera rotatoria a la barra (136) de suspensión y se fija un panel (104) solar para caldera (100) a la escuadra. El panel (104) solar para caldera (100) define un eje longitudinal que es sustancialmente perpendicular al eje del soporte de la caldera (100). La barra (136) de suspensión se conecta entre el soporte de la caldera (100) y la escuadra para soportar el peso del panel (104) solar para caldera (100) del soporte de la caldera (100). La barra (136) de suspensión y la escuadra se configuran y se adaptan para mantener una orientación sustancialmente constante de la escuadra durante el movimiento hacia el interior y hacia el exterior de la escuadra en relación con el soporte de la caldera (100).

Caldera solar

REFERENCIA CRUZADA A APLICACIONES RELACIONADAS

La Solicitud de Patente de EE.UU. de propiedad conjunta, en tramitación con la presente, Nº de Serie 12/703.861, 5 publicada en la Publicación de Patente de EE.UU. Nº 2010/0199977 se incorpora como referencia en la presente memoria en su totalidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención La presente invención se refiere a producción de energía solar, y más en particular, a paneles receptores solares 10 para uso en calderas solares.

2. Descripción de la Técnica Relacionada La generación de energía solar se ha considerado una fuente viable para ayudar a proporcionar las necesidades energéticas en un momento de creciente conciencia de los aspectos medioambientales de la producción de energía. La producción de energía solar cuenta principalmente con la capacidad para recoger y convertir energía libremente disponible del sol y puede ser producida con muy poco impacto sobre el medioambiente. La energía solar se puede utilizar sin crear desechos radioactivos como en la producción de energía nuclear y sin producir emisiones contaminantes incluyendo gases de invernadero como en la producción de energía a partir de combustibles fósiles. La producción de energía solar no depende de los costes fluctuantes de los combustibles y no consume recursos no renovables.

Los generadores de energía solar en general emplean campos de espejos controlados, denominados helióstatos, para reunir y concentrar luz solar en un receptor para proporcionar una fuente de calor para producción de energía. Un receptor solar típicamente toma la forma de un panel de tubos que transportan un fluido de trabajo a su través. Los generadores solares previos han usado fluidos de trabajo tales como sal fundida debido a que tiene la capacidad de almacenar energía, permitiendo la generación de energía cuando no hay radiación solar. Los fluidos de trabajo calentados se transportan típicamente a un intercambiador de calor donde liberan calor a un segundo fluido de trabajo tal como aire, agua o vapor. La energía se genera conduciendo aire o vapor calentado por una turbina que hace funcionar un generador eléctrico.

Más recientemente, se ha determinado que la producción de energía solar puede ser aumentada y simplificada usando agua/vapor como el único fluido de trabajo en un receptor que es una caldera. Esto puede eliminar la 30 necesidad de un intercambiador de calor ineficaz entre dos fluidos de trabajo diferentes. Este desarrollo ha conducido a nuevos retos en la manipulación del intenso calor solar sin dañar el sistema. Uno de tales retos es el hecho de que en las calderas de combustibles fósiles típicas, tiene lugar calentamiento por todas partes en una gran parte de los tubos de la caldera y la expansión térmica es uniforme, pero en las calderas solares el calentamiento es típicamente todo en un lado de los paneles de la caldera. En las calderas de combustibles fósiles típicas, los tubos de 35 la pared del agua con frecuencia se disponen con calentamiento principalmente en un solo lado, sin embargo, en aplicaciones de calderas solares, el flujo de calor o la entrada de calor es en una concentración mayor y típicamente presenta exclusivamente un calentamiento lateral para todos los sistemas. Puede existir un gradiente de temperatura de hasta aproximadamente 149ºC (300°F) por el espesor de un panel solar de caldera. Este calentamiento unilateral causa una expansión térmica significativa en el lado del heliostato de los paneles de la caldera mientras que el lado inverso, que está típicamente aislado, experimenta una expansión significativamente menor. La diferencia en expansión térmica en los dos lados de los paneles de la caldera hace que los paneles solares de la caldera tiendan a inclinarse hacia fuera y pueden crear tensiones en los paneles de tubos de la caldera. Por otra parte, como las calderas solares operan en un ciclo diario, las tensiones debido a gradientes de expansión térmica pueden llegar a ser la base para fallo por fatiga.

Una propuesta que se ha usado para resolver este problema es soportar los paneles desde el fondo usando soportes que mantienen la inclinación del panel en el medio, pero permiten el movimiento vertical. Tales métodos como se conoce son típicamente complicados en términos de instalación, eliminación y sustitución de paneles de los soportes. Adicionalmente, los sistemas que soportan paneles de calderas desde el fondo requieren tubería especial para justificar el hecho de que la parte superior de los paneles se mueva debido a la expansión térmica, que es contraria a 50 las configuraciones de caldera típicas.

Aunque los sistemas de producción de energía solar conocidos se han considerado en general de manera satisfactoria para los fines deseados, ha quedado una necesidad en la técnica de soportar paneles receptores solares en calderas solares que puedan adaptar la expansión térmica al tiempo que aliviar la tensión excesiva que de otro modo podría conducir a fallo. También hay una necesidad de un sistema de soporte tal que se adapte fácilmente en la instalación, eliminación y sustitución de paneles para calderas. La presente invención proporciona una solución a estos problemas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención relacionada con el tema se refiere a una caldera solar nueva y útil. La caldera solar incluye un soporte de la caldera que define un eje a lo largo de una dirección hacia el interior-hacia el exterior. Se fija de manera rotatoria una barra de suspensión al soporte de la caldera. Se fija de manera rotatoria una escuadra a la barra de suspensión y se fija un panel solar para caldera a la escuadra. El panel solar para caldera define un eje longitudinal que es sustancialmente perpendicular al eje del soporte de la caldera. La barra de suspensión se conecta entre el soporte de la caldera y la escuadra para soportar el peso del panel solar para caldera desde el soporte de la caldera. La barra de suspensión y la escuadra se configuran y se adaptan para mantener una orientación sustancialmente constante de la escuadra durante el movimiento hacia el interior y hacia el exterior de la escuadra en relación con el soporte de la caldera.

En algunas realizaciones, la barra de suspensión es una primera barra de suspensión y la caldera solar incluye una segunda barra de suspensión fijada de manera rotatoria al soporte de la caldera y la escuadra. La primera y segunda barras de suspensión son sustancialmente paralelas entre sí por todo un intervalo de movimiento de la primera y segunda barras de suspensión. Una o las dos barras de suspensión pueden incluir una barra de ajuste roscada configurada y adaptada para ajustar la longitud de la barra de suspensión por rotación de la barra de ajuste roscada. Se puede fijar un amortiguador de vibraciones a la escuadra para reducir el movimiento de la misma en relación con el soporte de la caldera. El panel solar para caldera puede fijarse a la escuadra mediante una abrazadera de una manera que permita la rotación relativa entre la abrazadera y la escuadra.

También se considera que la escuadra puede incluir una placa principal y una placa de soporte del panel que se fijan juntas y que pueden rotar una con respecto a la otra. La placa principal y la placa de soporte del panel de la escuadra se pueden sujetar juntas, en la que el panel solar para caldera se fija a la placa de soporte del panel de la escuadra mediante una abrazadera. La abrazadera y la escuadra se pueden configurar y adaptar para permitir el movimiento rotacional del panel solar para caldera para adaptarse por rotación relativa de la placa principal y la placa de soporte del panel de la escuadra. La placa principal de la escuadra puede incluir una detención de la rotación configurada y adaptada para poner en contacto la placa de soporte del panel de la escuadra para limitar la rotación relativa de la placa principal y la placa de soporte del panel.

Según ciertas realizaciones, se fija un cuerpo de detención al soporte de la caldera y la escuadra incluye una detención hacia el interior y una detención hacia el exterior fijadas cada una a la escuadra. El cuerpo de detención, la detención hacia el interior y la detención hacia el exterior se configuran y se adaptan para limitar el desplazamiento hacia el interior-hacia el exterior de la escuadra en relación con el soporte de la caldera por contacto entre el cuerpo de detención y la detención hacia el exterior de la escuadra para limitar el desplazamiento hacia el interior de la escuadra y por contacto entre el cuerpo de detención y la detención hacia el interior de la escuadra para limitar el desplazamiento hacia el exterior de la escuadra.

La invención también...

1. Una caldera solar que comprende:

a) un soporte (130) de la caldera (100) que define un eje a lo largo de una dirección hacia el interior-hacia el exterior;

b) una barra (136) de suspensión fijada de manera rotatoria al soporte (130) de la caldera (100) ;

c) una escuadra (138) fijada de manera rotatoria a la barra (136) de suspensión y

d) un panel (104) solar para caldera (100) fijado a la escuadra (138) y que define un eje longitudinal que está sustancialmente perpendicular con el eje del soporte (130) de la caldera (100) , en el que la barra (136) de suspensión se conecta entre el soporte (130) de la caldera (100) y la escuadra (138) para soportar el peso del panel

(104) solar con caldera (100) desde el soporte (130) de la caldera (100) y en el que la barra (136) de suspensión y la escuadra (138) se configuran y se adaptan para mantener una orientación sustancialmente constante de la escuadra (138) durante el movimiento hacia el interior y hacia el exterior de la escuadra (138) en relación con el soporte (130) de la caldera (100) .

2. Caldera de acuerdo a la reivindicación 1, en la que la barra (136) de suspensión es una primera barra de suspensión y en la que la caldera (100) solar incluye una segunda barra de suspensión fijada de manera rotatoria al soporte (130) de la caldera (100) y la escuadra (138) , en la que la primera y segunda barras de suspensión están sustancialmente paralelas entre sí por todo un intervalo de movimiento de la primera y segunda barras de suspensión.

3. Caldera de acuerdo a la reivindicación 2, que comprende además un amortiguador (156) de vibraciones fijado a la escuadra (138) para reducir el movimiento de la misma en relación con el soporte (130) de la caldera (100) .

4. Caldera de acuerdo a la reivindicación 1, en la que el panel (104) solar para caldera (100) está fijado a la escuadra (138) mediante una abrazadera de una manera que permita la rotación relativa entre la abrazadera y la escuadra (138) .

5. Caldera de acuerdo a la reivindicación 1, en la que una escuadra (238) incluye una placa (240) principal y una placa (241) de soporte del panel que están montadas juntas y pueden rotar una respecto de otra.

6. Caldera de acuerdo a la reivindicación 5, en la que la placa principal (240) y la placa (241) de soporte del panel de la escuadra (238) están sujetas juntas, en la que el panel (104) solar para caldera (100) está fijado a la placa (241) de soporte del panel de la escuadra (238) mediante una abrazadera y en la que la abrazadera y la escuadra (238) se configuran y se adaptan para permitir el movimiento rotacional del panel (104) solar para caldera

(100) para adaptarse por rotación relativa de la placa principal y la placa (241) de soporte del panel de la escuadra (238) .

7. Caldera de acuerdo a la reivindicación 6, en la que la placa principal de la escuadra (238) incluye una detención de la rotación configurada y adaptada para poner en contacto la placa (241) de soporte del panel de la escuadra (238) para limitar la rotación relativa de la placa (240) principal y la placa (241) de soporte del panel.

8. Caldera de acuerdo a la reivindicación 1, que comprende además un cuerpo de detención fijado al soporte de la caldera (100) , en la que la escuadra (138) incluye una detención hacia el interior y una detención hacia el exterior fijadas cada una a la escuadra (138) , en la que el cuerpo de detención, la detención hacia el interior y la detención hacia el exterior se configuran y se adaptan para limitar el desplazamiento hacia el interior -hacia el exterior de la escuadra (138) en relación con el soporte de la caldera (100) por contacto entre el cuerpo de detención y la detención hacia el exterior de la escuadra (138) para limitar el desplazamiento hacia el interior de la escuadra

(138) y por contacto entre el cuerpo de detención y la detención hacia el interior de la escuadra (138) para limitar el desplazamiento hacia el exterior de la escuadra (138) .

9. Caldera de acuerdo a la reivindicación 1, en la que la barra (136) de suspensión incluye una barra (154) de ajuste roscada configurada y adaptada para ajustar la longitud de la barra (136) de suspensión por rotación de la barra (154) de ajuste roscada.

10. Un sistema de soporte del panel solar para caldera que comprende:

a) una primera barra de suspensión y una segunda barra de suspensión, configurada y adaptada cada una para estar fijada de manera rotatoria a un soporte estacionario de la caldera (100) en orientación paralela en relación con la otra por todo un intervalo de movimiento de la primera y segunda barras de suspensión y

b) una escuadra fijada de manera rotatoria a cada una de la primera y segunda barras de suspensión, incluyendo la escuadra una placa de la abrazadera del panel configurada y adaptada para engranar con una abrazadera fijada a un panel (104) solar para caldera (100) , en la que las barras de suspensión se configuran y se adaptan para conectarse entre un soporte de la caldera (100) y la escuadra para soportar el peso de un panel (104) solar para caldera (100) a su través y en la que las barras de suspensión y la escuadra se configuran y se adaptan para mantener una orientación sustancialmente horizontal de la escuadra durante el movimiento horizontal hacia el interior y hacia el exterior de la escuadra en relación con el soporte de la caldera (100) .

11. Sistema de acuerdo a la reivindicación 10, que comprende además un amortiguador (156) de vibraciones fijado a la escuadra para reducir el movimiento de la misma.

12. Sistema de acuerdo a la reivindicación 10, en el que la escuadra incluye una placa principal y una placa

(241) de soporte del panel que están fijadas juntas y pueden rotar una respecto de la otra.

13. Sistema de acuerdo a la reivindicación 12, en el que la placa principal y la placa (241) de soporte del panel de la escuadra están sujetas juntas.

14. Sistema de acuerdo a la reivindicación 13, en el que la placa principal de la escuadra incluye una detención de la rotación configurada y adaptada para poner en contacto la placa (241) de soporte del panel de la escuadra para limitar la rotación relativa de la placa principal y la placa (241) de soporte del panel.

15. Sistema de acuerdo a la reivindicación 10, en el que la escuadra incluye una detención hacia el interior y una detención hacia el exterior fijada cada una a la escuadra, en el que la detención hacia el interior y la detención hacia el exterior se configuran y se adaptan para limitar el desplazamiento hacia el interior -hacia el exterior de la escuadra en relación con un soporte de la caldera (100) por contacto entre un cuerpo de detención fijado al soporte de la caldera (100) y la detención hacia el exterior de la escuadra para limitar el desplazamiento hacia el interior de la escuadra y por contacto entre el cuerpo de detención y la detención hacia el interior de la escuadra para limitar el desplazamiento hacia el exterior de la escuadra.

16. Sistema de acuerdo a la reivindicación 10, en el que cada barra de suspensión incluye una barra

(154) de ajuste roscada configurada y adaptada para ajustar la longitud de la barra (136) de suspensión por rotación de la barra (154) de ajuste roscada.

17. Un método de soporte de un panel receptor de una caldera solar que comprende:

a) soportar una escuadra sobre un soporte de la caldera (100) en el que la escuadra es movible en relación con el soporte de la caldera (100) en una dirección hacia el interior-hacia el exterior y

b) soportar un panel (104) solar receptor para caldera (100) con la escuadra, soportando de ese modo el peso del panel receptor con la escuadra, en el que el movimiento hacia el interior-hacia el exterior del panel en relación con el soporte de la caldera (100) debido a expansión y contracción térmica se adapta por la escuadra moviéndose hacia el interior y hacia el exterior en relación con el soporte de la caldera (100) .

18. Método de acuerdo a la reivindicación 17, en el que la etapa de soportar la escuadra sobre un soporte de la caldera (100) incluye colgar la escuadra del soporte de la caldera (100) por un par de barras de suspensión.

19. Método de acuerdo a la reivindicación 18, en el que la etapa de colgar la escuadra por un par de barras de suspensión incluye colgar la escuadra con las barras de suspensión de una manera que se mantenga una relación sustancialmente paralela de las barras de suspensión entre sí durante un intervalo de movimiento de las barras de suspensión en relación con el soporte de la caldera (100) .

20. Método de acuerdo a la reivindicación 17, que comprende además reducir el movimiento del panel receptor en relación con el soporte de la caldera (100) usando un amortiguador (156) de vibraciones fijado para conectarse entre el panel receptor y el soporte de la caldera (100) .