Гелиоконцентратор ОС.Назарова Советский патент 1993 года по МПК G02B5/13 F24J2/18 

Изобретение относится к физике, к оптике, к оптическим элементам, системам и приборам, отражательным рефлекторам с кривой отражательной поверхностью, а также к отоплению, печам, к получению или использованию тепла, не отнесенному к другим подклассам, к использованию солнечного тепла, к солнечным тепловым коллекторам с опорами для нагреваемых изделий, например к печам, плитам, тиглям, использующим энергию солнечной радиации, например, с концентрирующими элементами.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности.

На фиг. 1 изображен общий вид гелио- концентратора спереди в условном вертикальном положении его оптической оси; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фигГ4 - узел Г на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - узел II на фиг. 5; на фиг. 7 - узел 111 на фиг. 5.

Гелиоконцентратор содержит установленные на одной оси 1 первичное вогнутое 2 и вторичное выпуклое 3 зеркала, последние из которых обращено выпуклостью 4 к первичному 2, с возможностью оптической связи (см.фиг. 2) через отверстие 5 в центральной части 6 первичного зеркала 2 (см.фиг. 1) с приемником 7, расположенным на оптической оси 1 с тыльной стороны 8 первичного зеркала 2, и закреплено трубчатыми держателями 9 на элементе 10 крепления первичного зеркала 2, установленного в свою очередь при помощи трубчатых опор 11 на основании 12.

Новыми признаками являются следующие.

Вогнутое зеркало 2 выполнено (см.фиг. 3) в виде надувного тела 13 из эластичных пленок - прозрачной 14 и пленки 15с отражающим покрытием 16 со стороны прозрачной пленки 14, соединенных друг с другом по краям элементом крепления 10, выполненным в виде жесткого кольца (см.также и фиг. 2), а отверстие 5 в вогнутом зеркале 2 герметично закрыто (см.фиг. 2-4) оправой 17 с прозрачным элементом 18, выполненным из высокотемпературного материала, прикрепленной к пленке 15 с отражающим покрытием 16, и к элементу крепления 19.

На фиг. 1 показано, что гелиоконцентра- тор О.С.Назарова содержит установленные на одной оси 1 первичное вогнутое 2 и вторичное выпуклое 3 зеркала, последнее из которых обращено выпуклостью 4 к первичному зеркалу 2. На оптической оси 1 с тыльной стороны 8 первичного зеркала 2 установлен приемник 7, который может

быть оптически связан с первичным 2 и вторичным 3 зеркалами при падении солнечных лучей на гелиоконцёнтратор. Вторичное выпуклое зеркало 3 закреплено

трубчатыми держателями 9 на элементе 10 (крепления первичного зеркала 2), выполненного в виде жесткого кольца, установленного при помощи трубчатых опор 11 на основании 12. Вогнутое зеркало выполне0 но в виде надувного тела 13 из эластичных пленок 14 и 15, соединенных друг с другом по краям жестким кольцом 10, выполненным в виде жесткого кольца. При максимальном давлении внутри надувного тела

5 пленки 14 и 15 могут контактировать с трубчатыми держателями 9 и элементом крепле- ния 19 соответственно. Элементы крепления 19 соединяют оправу 17 с кольцевым элементом 10. На основании 12 уста0 новлены воздушный , насос 20 и водяной насос 21, соединенные со своими трубчатыми опорами, ведущими к кольцевому элементу 10 и смонтирована сливная труба 22, отводящая воду из опоры, входящей в сис5 тему охлаждения вторичного выпуклого зеркала 3.

На фиг. 2 показано, что эластичная пленка 15, образующая первичное вогнутое зеркало 2, с оптической осью 1, по перифе0 рии установлена на кольцевом элементе 10 и имеет в своей центральной части 6 бправу 17 с прозрачным элементом 18.

На фиг. 3 показано, что первичное выпуклое зеркало 2 выполнено в виде надув5 ного тела 13 из эластичных пленок - прозрачной 14 и пленки 15 с отражающим покрытием 16 со стороны прозрачной пленки 14, соединенных друг с другом по краям кольцевым элементом крепления 10 (под0 робнее об этом см.ниже). В центральной части 6 зеркала 2 выполнено отверстие 5, герметично закрытое оправой 17с прозрачным элемнтом 18 (подробно об этом см.ниже) из высокотемпературного материала.

5 Кольцевой элемент 10 установлен при помощи трубчатых опор 11 на основании 12. Одна из опор 11, а именно опора 23, соединяет воздушный насос 20 с внутренним про- странством надувного тела 13 через

0 отверстие 24 в кольцевом элементе 10 (подробнее об этом см.ниже).

На фиг, 4 показано, что отверстие 5 в вогнутом зеркале 2 герметично закрыто оправой 17 с прозрачным элементом 18 из

5 высокотемпературного материала, оправа 17 прикреплена к пленке 15 с отражающим покрытием 16 и к элементу крепления 19. Пленка 15 крепится к оправе 17 с помощью прижимного кольца 25. надетого на кольцевой выступ 26 оправы 17 и прижимаемого к

оправе 17 болтами 27. Герметизация соединения обусловлена эластичным кольцом 28, установленным между кольцом 25 и оправой 17.

Прозрачный элемент 18 размещен между двумя эластичными кольцами 28. Этот набор установлен в кольцевой паз 29 оправы 17 и прижат прижимным кольцом 30 к оправе 17 болтами 31.

На фиг. 4-8 сварные швы обозначены позицией 32.

На фиг. 5 показано, что два из трубчатых держателей 9 вторичного зеркала 3, а именно 33 и 34, и две из трубчатых опор 11, кольцевого элемента 10: а именно 35 и 36, вместе с водяным насосом 21 и сливной трубой 22 входят в систему водяного охлаждения вторичного выпуклого зеркала 3, снабженного для этого полостью 37. Трубчатый держатель 33 и опора 35, как и держа- тель 34 и опора 36, соединены соответственно друг с другом через отверстия 38 и 39 в кольцевом элементе 10. Насос 21, оптическая система гелиоконцентрато- ра и сливная труба 22 установлены на основании 12.: ..-..- .

На фиг. 6 показано, что механическое соединение пленок 14 и 15, образующих надувное тело 13, с кольцевым элементом 10 и герметизация соединения выполнена с помощью прижимных колец 40, эластичных колец 41 и болтов 42.

На фиг. 6 .показано, что механическое соединение пленок 14 и 15, образующих надувное тело 13, с кольцевым элементом 10 и герметизация соединения выполнена с по- мощью прижимных колец 40, эластичных колец 41 и болтов 42. Трубчатый держатель 33 и опора 35 соединены друг с другом через отверстие 38 в кольцевом элементе 10. Элемент крепления оправы 19 соединен с опорой 35.

На фиг. 7 показано, что механическое соединение пленки 14 со вторичным выпуклым зеркалом 3 и герметизация соединения выполнена с помощью прижимного коль цз 43, эластичного кольца 44, болтов 45 и коль- цевого прилива 46 на зеркале 3. В том же кольцевом приливе выполнены отверстия (показано одно 47, соединенное с трубчатым держателем 33), ведущие во внутреннюю полость 37 зеркала 3 для системы охлаждения описанной выше.

На фиг. 5-7 позицией 48 отмечены полоски эластичной ткани, соединяющей при необходимости пленки 14 и 15 с соответствующими трубчатыми элементами.

Гелиоконцентратором О.С.Назарова пользуются следующим образом. На месте устанеоки гелиоконцентратора его собирают в последовательности, установленной конструкторами в процессе разработки технической документации, в статическом состоянии, когда внутри двояковыпуклого тела нет избыточного давления. При этом пленки 14 и 15 имеют формы усеченных конусов. У пленки 14 высота усеченного конуса задана положением выпуклого зеркала 3, а у пленки 15 высота усеченного конуса определяется положением оправы 18, зафиксированного трубчатыми радиальными держателями 19 снизу пленки 15. Затем включают воздушный насос 20, создают избыточное давление внутри надувного тела 13 и пленки принимают параболическую фор муг :3атем включают водяной насос 21, подающий охлаждающую воду в выпуклое зеркало 3, устанавливают приемник излучения 7, подбирают величину избыточного давления такой, чтобы сфокусировать поток тепла на поверхности приемника излучения 7, включают механизм слежения гелиоконцентратора за положением солнца (не показан на чертеже) и приступают к эксплуатации гелиоконцентратора. Прозрачный элемент 17, через который из надувного тела 13 выходит фокусируемый пучок солнечных лучей, собранных вогнутым зеркалом 2, и отраженных от выпуклого зеркала 3, выполняет две функции: обеспечивает герметичность надувного тела 13 и сохранение формы зеркала 2; оберегают пленку 15 от прожигания фокусируемым лучом в случае, если отверстие 5 закрыто пленкой, свободной в этом месте от отражающего покрытия 16.

Благодаря снижению удельной матери- алоемкости, приходящейся на единицу поверхности площади круга вогнутого зеркала по сравнению с прототипом, благодаря созданию более благоприятных условий эксплуатации зеркальной пленки, особенно в зоне отверстия б/обеспечивается повышение эксплуатационной надежности заявленного гелиоконцентратора.

Формул а изобретения Гелиоконцентратор, содержащий установленные на одной оси первичное вогнутое и вторичное выпуклое зеркала, последнее из которых обращено выпуклостью к первичному, с возможностью оптической связи через отверстие в центральной части первичного зеркала с приемником, расположенным на оптической оси с тыльной стороны первичного зеркала, и закреплено трубчатыми держателями на элементе крепления первичного зеркала, установленного в свою очередь, при помощи трубчатых опор на основании, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, вогнутое зеркало выполнено в виде надувного тела из эластичных

пленок - прозрачной и пленки с отражающим покрытием со стороны прозрачной пленки, соединенных одна с другой по краям элементом крепления, выполненным в виде жесткого кольца, а отверстие в вогнутом зеркале герметично закрыто оправой с прозрачным элементом, выполненным из высокотемпературного материала, прикрепленной к пленке с отражающим покрытием и к элементу крепления.

Сущность изобретения: вогнутое зеркало выполнено в виде надувного тела из эластичных пленок - прозрачной и пленки с отражающим покрытием со стороны прозрачной пленки/ соединенных друг с другом по краям элементом крепления, выполненным в виде жесткого кольца, а отверстие в вогнутом зеркале герметично закрыто оправой с прозрачным элементом, выполненным из высокотемпературного материала, прикрепленной к пленке с отражающим покрытием и элементу крепления. 7 ил.

Фиг. 2

2726

Фиг.З

Г

;

25

В Б

Фиг 5

tBoffti

Фи г, 6