гелиоконцентратор
Классы МПК: | F24J2/06 с элементами для концентрации энергии |
Автор(ы): | Ашурлы З.И., Науменко С.В., Науменко С.С., Филин С.А. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "Астросолар" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-04-29 публикация патента:
20.09.1995 |
Сущность изобретения: пластина 2 герметично закрепляется по контуру в шаблоне 1 посредством оправы 5, деформируется до заданной формы ее рабочей поверхности путем раздува пластины перепадом давления на ее поверхностях. Кривизна поверхностей пластины 2 контролируются с помощью средства контроля. Поддержание заданной формы поверхности сдеформированной пластины до заданной формы ее рабочей поверхности осуществляют путем подачи избыточного давления в пневмобаллон 10, выполненный из материала с упругими свойствами и размещенный в герметизированном пространстве между пластиной 2 и шаблоном 1. Средство контроля может быть выполнено в виде сигнальных датчиков 7, 9, которые после деформирования пластины до заданной формы ее рабочей поверхности устанавливают на заданном расстоянии относительно опорного контура пластины. 4 з.п. ф-ды, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. ГЕЛИОКОНЦЕНТРАТОР, содержащий шаблон, деформируемую пластину с рабочей поверхностью, закрепленную на шаблоне по опорному кругу посредством оправы с образованием герметичной полости, и средство контроля кривизны поверхности деформируемой пластины, при этом в шаблоне выполнен канал с установленным в нем трубопроводом, подключенным у устройству создания избыточного давления, отличающийся тем, что гелиоконцентратор дополнительно содержит по меньшей мере один пневмобаллон, выполненный из материала с упругими свойствами, расположенный в полости между пластиной и шаблоном и подключенный к устройству создания избыточного давления посредством трубопровода, снабженного регулирующими клапанами подачи и стравления рабочей среды в пневмобаллоне, при этом рабочая поверхность пластины выполнена с ее внешней стороны. 2. Гелиоконцентратор по п. 1, отличающийся тем, что средство контроля кривизны деформируемой пластины выполнено в виде двух сигнальных датчиков, соединенных с регулирующими клапанами и установленных в зоне максимального выгиба пластины. 3. Гелиоконцентратор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что один датчик установлен по оси шаблона на расстоянии l от него, определяемом из следующего соотношения:![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044225/2044225-8t.gif)
где D диаметр окружности опорного круга;
R0 радиус кривизны рабочей поверхности пластины,
а другой датчик выполнен в виде кольца и размещен коаксиально первому датчику на расстоянии K от места максимального выгиба пластины, определяемом из следующего соотношения:
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044225/2044225-9t.gif)
где
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044052/945.gif)
x допустимое относительное изменение площади светового пятна, отраженного от пластины;
d диаметр окружности кольцевого датчика. 4. Гелиоконцентратор по п.1, отличающийся тем, что нерабочая поверхность пластины выполнена токопроводящей. 5. Гелиоконцентратор по п.1, отличающийся тем, что рабочей средой пневмобаллона служит жидкость.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к гелиотехнике, оптике, радиотелескопостроению, спектроскопии, станкостроению и может быть использовано в солнечных печах, фотометрических устройствах и устройствах коррекции волнового фронта оптического излучения, в частности, при изготовлении вторичных концентраторов и солнечных печей, надувных солнечных коллекторов, оптических элементов ослабителей оптического излучения высокой яркости, а также оптических элементов, используемых в адаптивных оптических информационных системах и при измерении энергетических характеристик приемных устройств. Известен сферический концентратор солнечной энергии, включающий глухое основание, основу из отвердевающих материалов, размещенную между двумя синтетическими пленками, одна из которых имеет зеркально-металлизированное покрытие, между которыми по кромке концентратора размещена армировка, и герметично закрепленную при помощи рамки на глухом основании, и канал откачки. Однако известный концентратор не обеспечивает эффективный контроль заданной кривизны поверхности основы, помещенной в пленки, в результате использования только перепада давления на поверхностях пленок, а также не позволяет поддерживать необходимый перепад давления, обеспечивающий регулирование и контролирование заданной кривизны поверхности основы, при воздействии возмущающих факторов типа ветровой нагрузки, перепада температур, изменения атмосферного давления, утечки воздуха из герметизированного пространства, особенно, если речь идет о тонком регулировании величины избыточного давления в несколько миллиметров ртутного столба. Наиболее близким техническим решением является гелиоконцентратор, содержащий шаблон, сдеформированную пластину с нанесенной на ее рабочей поверхности координатной сеткой и герметично закрепленную нерабочей поверхностью по контуру в шаблоне посредством оправы, и армирующий материал, нанесенный на металлизированую полимерную пленку, нанесенную поверх сдеформированной пластины. Однако известный гелиоконцентратор не обеспечивает поддержания необходимого перепада давления, регулирующего и контролирующего заданную кривизну поверхности пластины при воздействии возмущающих факторов типа ветровой нагрузки, перепада давления и температур, утечки воздуха из герметизированного пространства без наличия нетехнологичного армирующего материала и сложной в нанесении и обработке координатной сетки, нарушающей рабочую поверхность пластины. Кроме того, для обеспечения отражающей поверхности гелиоконцентратора требуется дополнительное нанесение на пластину металлизированной полимерной пленки, а наличие тяжелого армирующего материала на пластине создает дополнительные трудности при поддержании заданной формы пластины только за счет подачи грубо контролируемого по величине давления сжатого воздуха в момент установки армирующего материала, особенно, если речь идет о тонком регулировании величины избыточного давления в несколько миллиметров ртутного столба. Цель изобретения повышение качества отражающей поверхности гелиоконцентратора путем точного управления и поддержания заданной кривизны поверхности при воздействии возмущающих факторов. Для этого гелиоконцентратор, содержащий шаблон, деформируемую пластину с рабочей поверхностью, закрепленную на шаблоне по опорному кругу посредством оправы с образованием герметичной полости, и средство контроля кривизны поверхности деформируемой пластины, при этом в шаблоне выполнен канал с установленным в нем трубопроводом, подключенным к устройству создания избыточного давления, дополнительно содержит по крайней мере один пневмобаллон, выполненный из материала с упругими свойствами, расположенный в полости между пластиной и шаблоном и подключенный к устройству создания избыточного давления посредством трубопровода, снабженного регулирующими клапанами подачи и стравливания рабочей среды в пневмобаллоне, при этом рабочая поверхность пластины выполнена с ее внешней стороны. Средство контроля кривизны деформируемой пластины выполнено в виде двух сигнальных датчиков, соединенных с регулирующими клапанами и установленных в зоне максимального выгиба пластины. Один датчик установлен по оси шаблона на расстоянии l от него, определяемом из следующего соотношения:l
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044225/2044225-2t.gif)
Ro радиус кривизны рабочей поверхности пластины, а другой датчик выполнен в виде кольца и размещен коаксиально первому датчику на расстоянии К от места максимального выгиба пластины, определяемом из следующего соотношения:
K
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044225/2044225-3t.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044052/945.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044194/950.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044052/945.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044194/950.gif)
d диаметр окружности кольцевого датчика. Нерабочая поверхность пластины выполнена токопроводящей. Рабочей средой пневмобаллона служит жидкость. На фиг. 1 приведена схема гелиоконцентратора; на фиг. 2 принципиальная схема солнечной печи с гелиоконцентратором. Гелиоконцентратор содержит шаблон 1, деформируемую пластину 2 с рабочей поверхностью 3, закрепленную на шаблоне 1 по опорному кругу 4 посредством оправы 5 с образованием герметичной полости. Один сигнальный датчик 7 установлен по оси 8 шаблона 1 в месте максимального выгиба пластины 2 на расстоянии l от шаблона 1, определяемом из следующего соотношения
l
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044225/2044225-4t.gif)
Ro радиус кривизны рабочей поверхности 3 пластины 2, а другой датчик выполнен в виде кольца 9 и размещен коаксиально первому датчику 7 на расстоянии К от места максимального выгиба пластины 2, определяемом из следующего соотношения:
K
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044225/2044225-5t.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044052/945.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044194/950.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044052/945.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044194/950.gif)
d диаметр окружности кольцевого датчика 9. Гелиоконцентрат содержит также пневмобаллон 10 из материала с упругими свойствами, расположенный в полости между пластиной 2 и шаблоном 1 и подключенный к устройству создания избыточного давления 11 посредством трубопровода 12, снабженного регулирующими клапанами подачи 13 и стравливания 14 рабочей среды в пневмобаллоне 10 и установленного в канале, выполненном в шаблоне 1. Рабочая поверхность 3 пластины 2 выполнена с ее внешней стороны, а нерабочая поверхность 15 выполнена токопроводящей. Гелиоконцентратор работает следующим образом. Осуществляют деформирование пластины 2 до заданной формы ее рабочей поверхности 3 путем раздува перепадом давления на ее поверхностях 3, 15 при подаче избыточного давления в пневмобаллон 10 с помощью устройства создания избыточного давления 11, например баллона со сжатым азотом или линии подачи жидкости (воды) под давлением. Для этого открывают регулирующий клапан подачи 13 рабочей среды на трубопроводе 12 и раздувают пневмобаллон 10. При этом пневмобаллон 10 увеличивает свой объем, уменьшая объем, занимаемый воздухом в полости, и создавая тем самым увеличение давления воздуха и перепад давления на поверхностях 3, 15 пластины 2, приводящий к ее деформации, до образования заданной кривизны рабочей поверхности 3 пластины 2. После этого клапан подачи 13 рабочей среды при избыточном давлении перекрывают. Например, увеличение объема пневмобаллона 10 на 4,9 л позволяет деформировать пластину 2 при диаметре опорного круга 4-1 м до радиуса кривизны рабочей поверхности 3 (- 10 м). Затем устанавливают первый сигнальный датчик 7 по оси 8 шаблона 1 в месте максимального выгиба пластины 2, например, вывинчиванием с внешней стороны шаблона 1 на заданное расстояние l равное, например, 20,8 мм, относительно плоскости шаблона 1 и определяемое из следующего соотношения:
l
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044225/2044225-6t.gif)
Ro радиус кривизны рабочей поверхности 3 пластины 2 равный 6 м. Второй, например, кольцевой сигнальный датчик 9 устанавливают также вывинчиванием с внешней стороны шаблона 1 на расстояние К равное, например, 1,27 мм от места максимального выгиба пластины 2 и определяемое из следующего соотношения:
K
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044225/2044225-7t.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044052/945.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044194/950.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044008/183.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044052/945.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044194/950.gif)
d диаметр окружности кольцевого датчика 9 равный, например, 250 мм. Затем в процессе работы контролируют кривизну нерабочей поверхности 15, коаксиальной рабочей поверхности 3, сдеформированной пластины 2 путем изменения величины избыточного давления в пневмобаллоне 10 по сигнализации датчиков 7, 9 при отклонении от заданной кривизны поверхности пластины 2. При этом, например, при касании кольцевого сигнального датчика 9 под воздействием ветровой нагрузки точность кривизны рабочей поверхности 3 отклоняется от оптимально заданной формы до максимально допустимой величины, определяемой
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044194/950.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044194/950.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044194/950.gif)
![гелиоконцентратор, патент № 2044225](/images/patents/428/2044194/950.gif)
Класс F24J2/06 с элементами для концентрации энергии