Sistema afinador de vacío en tubo caloportador.

Sistema afinador de vacío en tubo caloportador de los utilizados en receptores solares que comprende una serie de pastillas de material afinador de vacío no evaporable agrupadas,

una superficie plana de apoyo (3) situada en los extremos del tubo, un elemento perforado (5 ó 6) que permite comunicar las pastillas de material afinador de vacío no evaporable con la cámara de vacío y unos flejes (4) para la sujeción del elemento perforado (5 ó 6) a la superficie plana de apoyo (3), teniendo dos realizaciones preferentes: una en la que el elemento perforado es una placa retén y las pastillas se introducen en una embutición realizada en la superficie plana de apoyo y se sujetan con la placa retén y la segunda en la que el elemento perforado es una bandeja contenedora y las pastillas se colocan en ella.

SISTEMA AFINADOR DE VAcío EN TUBO CALOPORTADOR

Sector técnico de la invención La presente invención describe un sistema de afinador de vacío para tubos receptores de energía solar de alta concentración.

Antecedentes de la invención Los afinadores de vacío son materiales sólidos, aleaciones de diferentes metales, capaces de absorber químicamente moléculas de gas en su superficie. Son ampliamente usados para una variedad de aplicaciones como en aceleradores de partículas, tubos de vacío, sistemas de purificación de gas inerte, etcétera. Los afinadores de vacío no evaporables son utilizados habitualmente como afinadores de vacío en tubos de los que se emplean como receptores solares. En general, estos receptores constan de dos tubos coordinados longitudinalmente y donde se genera el vacío en la cámara resultante entre ambos. El tubo interior, por el que circula el fluido que se calienta, es metálico y el tubo exterior es de vidrio, habitualmente de borosilicato. Entre ambos tubos se coloca un dispositivo compensador de expansión en forma de fuelle, de manera que permite el movimiento relativo entre el tubo absorbedor y el de vidrio, absorbiendo las tensiones que se crearían por la diferencia existente entre los coeficientes de dilatación de ambos y garantizando, así, el vacío. Además del dispositivo compensador de expansión, este tipo de tubos requiere la instalación de materiales que detecten y supriman las moléculas de hidrógeno que pueden introducirse en la zona del vacío. Estas moléculas se producen por la degeneración térmica que sufre el aceite que se utiliza generalmente como fluido caloportador y que circula por el interior del tubo metálico, debido a las altas temperaturas que alcanza. Estas moléculas acaban pasando a través del tubo metálico y entrando en la zona de vacío, lo que se traduce en una pérdida parcial de éste, aumentando debido a ello las pérdidas térmicas y, en consecuencia, disminuyendo de manera importante la eficiencia del sistema. Es por eso que siempre se instalan aleaciones del tipo afinador de vacío no evaporable en la zona de vacío para que en el caso de que haya alguna molécula (por ejemplo de hidrógeno) sea captada por la superficie de este material. En los desarrollos conocidos hasta el momento existen diferentes diseños de afinador de vacío no evaporables que se ubican en distintas localizaciones dentro de la zona de vacío.

Un ejemplo se encuentra en la patente US 2007/0034204 A 1 de Schott. En este documento un afinador de vacío no evaporable está dispuesto en un espacio anular exterior entre el dispositivo compensador de expansión y el elemento de transición vidrio-metal. El afinador de vacío es protegido de la radiación solar incidente por el elemento de transición vidrio-metal y de la radiación reflejada, por el dispositivo compensador de expansión. Así pues, queda una estructura que, radialmente, de dentro a fuera, está compuesta por el tubo de metal, elemento de conexión, dispositivo compensador de expansión, afinador de vacío no evaporable, elemento de transición vidrio-metal y tubo de vidrio. Otras soluciones similares vienen descritas en las patentes W02011131456A1, y W02011051298A. La patente W02011131456A1 describe un sistema de malla protectora cerrada en sus extremos que aloja en su interior afinador de vacío no evaporable en polvo. Dicha malla se extiende en una disposición circular y se posiciona en el tubo caloportador arrollándolo sobre una superficie cilíndrica mediante un cierre elástico tipo fleje. La patente W02011051298A describe diversas formas de contener el afinador de vacío no evaporable dentro de la cámara de vacío de un tubo absorbedor de energía térmica solar. Sin embargo, en todas estas descripciones se emplea una malla protectora para contener el afinador de vacío, lo cual obliga a que tenga una disposición perimetral en el espacio entre tubo metálico y elemento de transición vidrio-metal. La patente CA2754797A1 describe una pastilla de afinador de vacío no evaporable en forma de cilindro que no precisa ser contenida en una malla metálica y por tanto, permite mayores opciones de posicionado en un conjunto. Todas las configuraciones conocidas hasta ahora de tubos caloportadores presentan una limitación respecto del espacio disponible para situar estos elementos afinadores de vacío, que se traduce en varios inconvenientes, de los cuales los más relevantes son: someter a los afinadores de vacío, habitualmente frágiles, a los esfuerzos mecánicos que transmite el fuelle de compensación de expansión, lo que supone en el estado del arte la necesidad de introducir las pastillas redondas de afinador de vacío en el interior de una malla metálica flexible a modo de contención y protección contra el deterioro del afinador de vacío por las fricciones que se producen con el dispositivo de compensación de expansión. Por otro lado, en el caso de necesitar incrementar la cantidad de material afinador de vacío para aumentar la absorción, con las configuraciones conocidas hasta ahora, se haría inevitable el aumento del diámetro del tubo de vidrio, para albergar dicha cantidad extra de material.

Otro ejemplo se encuentra en el desarrollo del fabricante Solel Solar Systems Ud, que ubica los afinadores de vacío a lo largo del tubo, alejándose de las tapas, como en el documento IL 153872 A, donde se localiza un soporte dentro del área de vacío y a lo largo del tubo absorbedor donde situar las pastillas de afinador de vacío. Asimismo la patente W02012016865A1 de Saes Getters S.P.A. describe un soporte, en forma de U, para disponer en línea las pastillas de afinador de vacío. La disposición longitudinal de las pastillas que proponen estas dos patentes conlleva a una pérdida de eficiencia del tubo receptor de gran magnitud al disminuir la superficie útil para captación de radiación solar. Todos estos desarrollos del estado del arte han sido concebidos para la aplicación en tubos caloportadores concéntricos en los que, debido a la agrupación de sus elementos, no poseen suficiente espacio en el interior de la cámara de vacío como para incorporar soluciones distintas a las planteadas. En el caso que nos ocupa, el tubo de vidrio y el tubo absorbedor son excéntricos entre sí, disponiendo así de un mayor espacio en la cámara de vacío para posicionar el sistema afinador de vacío. Así pues, la presente invención tiene como objetivo proporcionar un diseño para el afinador de vacío no evaporable en tubos receptores para colectores solares en los que de manera preferente exista una excentricidad entre el tubo absorbedor y el tubo de vidrio que tenga además en consideración los inconvenientes mencionados en relación a los sistemas actuales, particularmente los relacionados con el elemento compensador, tratando de evitar la proximidad del afinador de vacío a zonas de cargas. Por todo ello, la presente invención tiene como objetivo proporcionar una configuración de afinador de vacío que permita un fácil ensamblaje, salvaguardar la integridad de las pastillas de afinador de vacío por su mínima manipulación en su montaje en la cámara de vacío, garantizar el contacto de las mismas con la cámara de vacío, permitir en su agrupación y localización que queden libres de tensiones por los esfuerzos en régimen de transporte y operación del tubo caloportador, homogeneizar la fabricación de componentes y el proceso de montaje de los ensamblajes y todo ello sin afectar a la eficiencia del sistema.

Descripción de la invención La invención consiste en un sistema de afinador de vacío para la absorción de moléculas de hidrógeno y de otros gases que podrían producirse en la zona de vacío de un tubo receptor de energía solar que estará compuesto por dos elementos diferenciables: su soporte, que le permitirá localizarlo de forma sólida y segura y un conjunto de pastillas de afinador de vacío que quedarán contenidas en el soporte anterior. La disposición del afinador de vacío no evaporable, a pesar de la importancia de su función, no ha de interferir con el principal propósito del tubo receptor, que es el de maximizar su rendimiento global (óptico y térmico) . Su disposición y características han de permitir esta situación. Conocidas las necesidades en cuanto a la cantidad de materia de afinador de vacío para tubos de 4 a 5, 5 metros de longitud y una vida media de 25 años de planta, se puede repartir esta cantidad entre los dos extremos del tubo mediante la disposición en dos conjuntos de pastillas en cada extremo. Para el sistema de afinador de vacío planteado, se describen dos configuraciones distintas:

1. Primera configuración: Se trata de realizar una embutición a modo de soporte sobre la tapa de cierre del tubo caloportador, en la cara que se encuentra en contacto con el...

1. Sistema afinador de vacío en tubo caloportador de los utilizados en receptores solares caracterizado porque comprende: una serie de pastillas (1) de material afinador de vacío no evaporable agrupadas, una superficie plana de apoyo (3) situada en los extremos del tubo, un elemento perforado (5 ó 6) que permite comunicar las pastillas (1) de material afinador de vacío no evaporable con la cámara de vacío y unos flejes (4) para la sujeción del elemento perforado (5 ó 6) a la superficie plana de apoyo (3) .

2. Sistema afinador de vacío en tubo caloportador según reivindicación 1 caracterizado porque la superficie plana de apoyo (3) es la tapa de cierre del tubo caloportador.

3. Sistema afinador de vacío en tubo caloportador según reivindicación 1 caracterizado porque el elemento perforado es una placa retén (5) de geometría plana.

4. Sistema afinador de vacío en tubo caloportador según reivindicación 3 caracterizado porque comprende una embutición (2) en la superficie plana de apoyo (3) donde se colocan las pastillas (1) de material afinador de vacío no evaporable agrupadas y sobre ella se coloca la placa retén (5) .

5. Sistema afinador de vacío en tubo caloportador según reivindicación 1 caracterizado porque el elemento perforado es una bandeja contenedora (6) donde se colocan las pastillas (1) de material afinador de vacío no evaporable agrupadas.

6. Sistema afinador de vacío en tubo caloportador según reivindicación 1 caracterizado porque las pastillas de afinador de vacío (1) tienen geometría circular.

7. Sistema afinador de vacío en tubo caloportador según reivindicación 1 caracterizado porque las pastillas de afinador de vacío (1) tienen geometría de prisma con aristas redondeadas.