Гелиоконцентратор Советский патент 1991 года по МПК F24J2/10 

Изобретение относится к гелиотехнике, а именно к концентраторам солнечного излучения.

Цель изобретения -увеличение коэффициента концентрации солнечного излучения за счет увеличения входной апертуры рефлектора.

На чертеже представлено меридиональное сечение концентратора и оптический ход солнечных лучей.

Гелиоконцентратор содержит по меньшей мере два коаксиальных кольца 1, образованных усеченными фокусными параболоидами, сечения которых расположены выше их фокальной плоскости. Внутреннее кольцо 1 имеет двухстороннюю зеркалированную

поверхность, а внешнее - только внутреннюю зеркалированную поверхность. Кольца 1 перекрыты светопропускающими входным 2 и выходным 3 элементами. При этом входной элемент 2 выполнен в виде шарового сегмента, обращенного вогнутостью к солнечному излучению и имеет селективно-отражающее покрытие с внутренней стороны. Выходной элемент 3 выполнен в виде линзы Френеля с внутренней рабочей поверхностью, Элементы 2 и 3 снабжены фланцами 4 и 5. скрепленными друг с другом при помощи болтов-стяжек 6 и 7, причем на верхнем фланце 4 размещен контротражатель 8 в виде менискового зеркального кольца. В свою очередь, болты-стяжки 6 и 7

О

ел VI ч

соединены между собой коромыслом 9, а к нижнему фланцу 5 прикреплен полый световод 10 с внутренней зеркальной и внешней теплоизолирующей поверхностями.

Концентратор работает следующим об- разом.

При восходе и закате Солнца излучение первоначально улавливается контротражателем 8 и трансформируется внутрь кольцевого концентратора. При дальнейшем дневном перемещении Солнца по небосводу излучение непосредственно улавливается кольцевым концентратором, чему в значительной мере способствует придание входной поверхности формы шарового сегмента. Солнечное излучение, пройдя входной элемент 2, после многократного переотражения между зеркальными стенками соседних колец 1 поступает на выходной элемент 3, выполненный в виде линзы Френеля. В ре- зультате, сохраняя квазипараллельность лучей, но с большей концентрацией на единицу площади, солнечное излучение направляется в полый световод 10 и переносится с его помощью к месту потребления (теплоприем- ник, фотопреобразователь, аккумулятор и т. п.).

Данный параболо-кольцевой концентратор работает по принципу солнечной ловушки и не требует систем ы слежения за Солнцем. Использование селективно-отра- жающего покрытия на внутренней поверхности входного элемента 2 позволяет регулировать тепловой режим внутри концентратора и варьиропатьспектр воспринимаемого излучения, что обусловливается сферой использования концентратора.

Крепеж посредством фланцев и болтов- стяжек весьма технологичен с точки зрения монтажа гелиоконцентратора в полевых условиях, так как его конструкция является разборной и практически не чувствительна к юстировке оптических элементов.

Формула изобретения

Гелиоконцентратор, содержащий по меньшей мере два коаксиальных кольца, образованных усеченными фокусными параболоидами, сечения которых расположены выше их фокальной плоскости, причем внутреннее кольцо имеет двухстороннюю зерка- лированную поверхность, а внешнее - только внутреннюю зеркалированную поверхность, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента концентрации излучения, кольца перекрыты свето- пропускающими входным и выходным элементами, при этом входной элемент выполнен в виде шарового сегмента, обращенного вогнутостью к солнечному излучению, и имеет селективно-отражающее покрытие с внутренней стороны, а выходной - в виде линзы Френкеля с внутренней рабочей поверхностью, элементы снабжены фланцами, скрепленными друг с другом при помощи болтов-стяжек, причем на верхнем фланце размещен контротражатель в виде менискового зеркального кольца.

Изобретение позволяет улавливать солнечное излучение за весь период движения Солнца по небосводу без применения системы слежения и одновременно увеличивать коэффициент концентрации солнечного излучения за счет увеличения входной апертуры рефлектора. Гелиоконцентратор работает по принципу солнечной ловушки и представляет собой полностью зеркалирован- ные кольца 1, образованные фокусными усеченными параболоидами, сечения которых расположены выше их фокальной плоскости. Входное отверстие перекрыто светопропускающим элементом 2 в виде шарового сегмента обращенным вогнутостью внутрь концентратора и имеющим селективно-отражающее покрытие с внутренней стороны Выходное отверстие перекрыто линзой Френеля 3 с рабочей по- оерхностью, обращенной внутрь концентратора Элементы 2 и 3 снабжены фланцами 4 и 5, скрепленными один с другим при помощи болтов-стяжек 6 и 7, которые соединены между собой коромыслом 9 На верхнем фланце 4 размещен контротражатель 8 в виде менискового зеркального кольца для улавливания излучения при восходе и закате Солнца. К нижнему фланцу 5 прикреплен полый световод 10 для трансформации сконцентрированного солнечного излучения к месту его утилизации 1 ил ъ« fe