Гелиоустановка Советский патент 1989 года по МПК F24J2/38 

I Изобретение относится к устройст- EJaM, преобразующим солнечную энергию d частности к концентрирующим солнечным коллекторам.

Цель изобретения - повыгаение эффективности преобразования солнеч- Цой энергии в тепловую.

На фиг.1 изображена гелиоустанов- к|а, общий вид; на фиг.2 - оптическая схема гелиоустановки; на фиг.З - нариант конструктивного выполнения гелиоустановки.

Гелиоустановка содержит каркас 1, закрепленные на нем двуплечий пово- ЕОТНЬШ рьгааг 2 и полосковые отра- латели 3, наклоненные друг относительно друга на четверть центрального угла между их осями симметрии V. расположенные на дуге окружности 4 линейный приемник 5 концентрированного излучения, установленньш на ры- ч|аге, 2 над отражателями 3, на рас- dтoянии от центра б окружности 4, pjaBHOM ее радиусу R с возможностью п еремещения по дуге окружности 4, п|ривод 7, связанный с рычагом 2, и к|инематический механизм 8, устаков- л|енный на каркасе 1 и связанный с приемником 5. Приемник 5 установлен С| возможностью вращения вокруг.его 9 симметрии, а отношение угла, О|бразованного плоскостью 10 прием- iKa 5 и плоскостью 11 касательной эаектории его движения, к углу, образованному плоскостью 12, проходящей через ось 9 симметрии приемни- К|а 5, центр 6 окружности 4 полоско- отражателей 3 с одной стороны и ойтической плоскостью 13 последних с другой стороны, лежит в пределах:

15 + Л ц.

11 ЗК2 + 21К + 44 У 11 R/b

ЗК2 - 21К + 44

де R - радиус окружности 4;

b - ширина полоскового отражателя 3;

- угол, образованный плоскостью 10 приемника 5 и плоскостью 1 1 касательной траектории его движения;

М - угол отклонения рь1чяга 2 от оптичег.к( rf..c i и симметрии ) О1п;ритрит фя ,

К - коэффициент конструктивного расширения апертуры приемника 5.

Приемник 5 может поворачиваться вокруг оси 9 при помош;и подшипников 14.

Кинематический механизм 8 состоит из неподвижного шкива 15, шкива 16 и охватывающих их без проскальзывания троса 17. Привод 7 связан с рычагом 2 через зубчатое колесо 18 с программным роликом 19 и зубчатый сектор 20.

На фиг.З кинематический механизм 8 выполнен кулисным и содержит кулису 21, жестко связанную с осью 9 приемника 5 и подвижно с ползуном 22, шарнирно закрепленным на каркасе 1. Соотношение углов М и обеспечивается выбором места крепления ползу- на 22.

Особенностью неподвижных полоско- вых отражателей 3 со СЛВДЯЕЩМ за положением Солнца приемником 5 является изменение ширины фокальной зоны. При этом максимальная ширина, зоны достигается при расположении Солнца в оптической плоскости 13 отражателей и определяется выражением

/« . 0

4Rsiii - b

cos - .4

d cos.

где В - ширина световой полосы; R - радиус окружности 4

0- видимый угол солнечного

диска (около 32 угл. мин.)5 b - ширина одного полоскорого отражателя5

01- угол взаимного наклона полосковых отражателей.

При неповоротном выполнении подвижного приемника (прототип) перекрытие им концентрированного потока излучения осуществляется для размеров светоприемной поверхности (апертуры) приемника 5, превышающих максимальную ширину фокальной зоны (фиг.2, приемник изображен пунктиром) , что и обуславливает теплопоте- ри в отклоненных от оптичес кой плоскости положениях приемкикя.

Дополнительный поворсгг приемника 5 относительно CBoeii пси 9 симметрии позволяет ограничить f.i ртмг р апертуры максимально шярииой фока.чьной зоны. Однако при отклоненном попоже- нин приемника ширина его будет избыточной, что позволяет вьшолнить передаточное число кинематического механизма 8 в некотором диапазоне значений, связанных с точностью выдерживания номинальной ширины приемника 5 (равной максимальной ширине В фокальной зоны).

Представленные полиномы аппроксимируют диапазоны возможных передаточных чисел для любой практически - приемлемой точности изготовления.

Гелиоустановка работает следующим образом.

При слежении за Солнцем привод 7 (фиг.1) зубчатым колесом 18 переме

-

илк.чсмениые яруг относительно лруга на четверть центрального угла между их осями симметрии и расположенные по дуге окружности, линейный приемник концентрированного излучения, установленный на рычаге над отражателями на расстоянии от центра окружности, равна ее радиусу с возможностью перемещения по дуге окружности, привод, связанный с рычагом, и кинематический механй.зм, установленный на каркасе и связанньш с приемником, отличающаяся тем, что, с целью 15 повьшения : ффективности преобразования солнечной энергии в тепловую, приемник установлен с возможностью вращения вокруг его оси симметрии, а отношение угла, образованного плос10

Изобретение относится к кон- центрируницим солнечным коллекторам и позволяет повысить эффективность преобразования солнечной энергии в тепловую. На каркасе 1 закреплены двуплечий рычаг 2 и полосковые отражатели 3, наклоненные друг относительно друга на четверть центрального угла между их осями симметрии и расположенные по дуге окружности 4. Линейный приемник (П) 5 установлен над rs гв отражателями 3 на расстоянии от центра 6 окружности 4, равном ее радиусу, с возможностью вращения вокруг его оси 9 симметрии и перемещения по дуге окружности 4. Привод 7 связан с рычагом 2. Кинематический механизм 8, установленный на каркасе 1, связан с П 5. Отношение угла, образованного плоскостью П 5. и плоскостью касательной траектории его движения, к углу, образованному плоскостью, проходящей через ось 9, центр 6, с одной стороны, и оптической плоскостью отражателей 3 с другой стороны, лежит в определенных - пределах и зависит от радиуса окружности 4, ширины отражателя и коэффициента конструктивного расширения апертуры П 5. Перекрытие фокальной зоны отражателей осуществлйют при минимально возможной ширине П 5, что снижает его теплопотери и повьшает КПД преобразования солнечной энергии в тепло. 3 ил. о (Л 4 QO Ч 00 ел fUit

щает зубчатый сектор 20 и поворачива-20 костью приемника и плоскостью каса- ет рычаг 2 покруг отражателей 3, сов- тельной траектории его движения к

мещая приемник 5 с фокальной зоной отражателей 3. При этом трос 17 обкатывается по неподвижному шкиву 15 и поворачивает шкив 9, что приводит к повороту приемника 5 в подшипниках 14 на необходимый угол.

Перекрытие фокальной зоны отражателей осуществляется при минимальн возможной ширине приемника 5, что снижает его теплопотери и повьшзает КПД преобразования солнечной энергии в тепло. Поворот приемника 5 приводит как бы к увеличению ширины плоскости приемника 5, световые пятна от крайних отражателей 3 не выходят за пределы этой поверхности и коэффициент К показывает в относительных единицах увеличение поверхности 10 з счет поворота вокруг оси 9.

Формула изобретения

Гелиоустановка, содержащая каркас, закрепленные на нем двуплечий пово- ротньй рычаг и полосковые отражатели,

углу, образованному плоскостью, проходящей через ось симметрии приемни- ка, центр окружности полосковых от- 25 ражателей с одной стороны и оптической плоскостью последних с другой стороны, лежит в пределах

15

Ti

R/b

ЗК2 + 21К + 44

15

R/b

11

ЗК2 - 2IK + 44

где R - радиус окружности;

b - ширина полоскового отражателя;

ЛЛ - угол, образованный плоскостью приемника и плоскостью, касательной траектории его движения;

Ч - угол отклонения рычага от оптической плоскости симметрии концентратора;

К - коэффициент конструктивного расширения апертуры приемника.

22

Фие,г