способ изготовления отражательного устройства гелиоустановки

Формула изобретения

Способ изготовления отражательного устройства гелиоустановки, включающий прокатку полотна отражательного элемента и установку его в корпус отражательного устройства, отличающийся тем, что установленное в корпусе полотно отражательного элемента растягивают с усилием, которое определяют по эмпирической формуле:



где T_I - усилие растяжения полотна, тс;

h - поперечная разнотолщинность полотна, мм (h - толщина полотна);

в - ширина полотна, мм;

Е - модуль упругости первого рода в кгс/мм² для материала, используемого в отражательном элементе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гелиоэнергетики и может быть использовано на гелиоустановках при изготовлении и монтаже отражательных элементов.

Известно отражательное устройство гелиоустановки, в котором в качестве отражательного элемента использованы прозрачные стеклянные листы, одна сторона которых покрыта амальгамой серебра, установленные в массивных корпусах. (См. «Солнечные высокотемпературные печи». Под редакцией В.А. Баумана. Москва. Издательство иностранной литературы. 1990. С.12).

Достоинством известного отражательного устройства является высокая плоскостность стеклянной основы отражательного элемента.

К недостаткам известного устройства относится то, что основой отражательного элемента является стекло. Поэтому, во избежание разрушения элемента под действием собственного веса, его стеклянную основу приходится выполнять с повышенной толщиной и массой.

Известно отражательное устройство гелиоустановки, в котором в качестве отражательного элемента использован зеркальный металлический лист, установленный в массивном корпусе. (См. там же, с.15).

Достоинством известного устройства является то, что основа отражательного элемента, выполненная в виде металлического листа, не подвержена хрупкому разрушению; кроме того, ему можно придать форму цилиндрического параболоида за счет пластического изгиба.

Недостатком устройства является то, что металлическая основа отражательного элемента имеет повышенную толщину (5 7 мм) для придания ей необходимой плоскостности.

Техническим результатом изобретения является снижение массы и стоимости отражательного устройства, благодаря снижению массы и стоимости отражательного элемента за счет использования в качестве основы металлической ленты, имеющей уменьшенную толщину.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления отражательного устройства гелиоустановки, включающем прокатку полотна и установку его в корпус отражательного устройства, установленное в корпусе полотно отражательного элемента растягивают с усилием, определяемым по эмпирической формуле:

где: T_I - усилие растяжения полотна, тс;

h - поперечная разнотолщинность полотна, мм (h - толщина полотна);

в - ширина полотна, мм;

Е - модуль упругости первого рода в кгс/мм² для материала полотна, используемого в отражательном элементе.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на:

- фиг.1 приведена схема гелиоустановки,

- фиг.2 изображено отражательное устройство, вид сверху,

- фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;

- фиг.4 показана схема поперечного сечения полотна отражательного элемента.

В центре гелиоустановки (фиг.1) помещен нагреваемый объект 1. Вокруг него по траектории 2 установлены отражательные элементы 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9. Направление солнечных лучей в каждый данный момент времени показано стрелками 10.

В каждом из отражательных устройств отражательные элементы 3-9 установлены под таким углом к горизонтали, чтобы углы _i и _i были взаимно равны (т.е. ₁= ₁; ₂= ₂ и т.д.).

Отражательное устройство (фиг.2) содержит корпус 11 и левый и правый натяжные механизмы, каждый из которых включает (фиг.3) нижнюю губку 12 с хвостовиком 13, на который навинчена натяжная гайка 14 с упорной резьбой и верхнюю губку 15, соединенную с нижней губкой 12 защитными винтами 16.

Между губками 12 и 15 левого и правого натяжных механизмов помещены концы полотна отражательного элемента 17, зажатые с помощью зажимных винтов 16. Благодаря натяжным гайкам 14 полотно отражательного элемента 17 находится в предварительно-напряженном состоянии.

Между гайкой 14 и корпусом 11 установлен упорный шарикоподшипник 18 для повышения к.п.д. винтовой пары.

Способ осуществляется следующим образом.

Полотно отражательного элемента 17 выполнено в виде зеркального металлического листа (показатель шероховатости зеркальной поверхности - R_a=0,08µ), имеющего ширину в=1200 мм, рабочую длину l=2000 мм (фиг.2), толщину h=0,6 мм (фиг.4) и поперечную разнотолщинность h=0,002 мм=2µ.

Материал отражательного элемента 17 - алюмомагниевый сплав АМГ-2; модуль упругости первого рода для этого сплава Е=7000 кгс/мм; масса корпуса 11 равна G _I=2000 кг.

Поперечные сечения поперечин и стоек корпуса: 2B₁×H₁=150×250 мм²; B₂×H₂=250×150 мм² (последнее выполнено в виде швеллера) (фиг.2 и 3). Между корпусом 11 и гайкой 14 установлен подшипник 18.

Прокатку полотна отражательного элемента (зеркального металлического листа) осуществляют на стане «кварто», оборудованном зеркальными прокатными валками с длиной бочки рабочего валка L=1350 мм, ее диаметром D=400 мм и диаметром опорного валка D₀=800 мм, а также показателем шероховатости зеркальной поверхности бочки R_a=0,04µ.

Усилие прокатки - Р=360 тс; в результате прецизионной прокатки получают относительную поперечную разнотолщинность = h/h=0,002/0,6=0,0033 или 0,33% при обычной прокатке, это =0,5 1%. Примерно на такую же величину отличается и перепад между вытяжками по середине и по кромкам листа (по кромкам она больше), которые имеют место при прокатке.

Таким образом, =0,0033 и является показателем неплоскостности зеркального листа, которую он имеет после прокатки.

Для обеспечения необходимой плоскостности зеркального листа, при использовании его в отражательном устройстве, требуется середину листа вытянуть дополнительно на 0,33% и уровнять ее, тем самым, с вытяжкой по кромкам. Для этого к листу необходимо приложить растягивающее усилие:

где: T_I - растягивающее усилие в тс;

h=0,002 мм - поперечная разнотолщинность листа (полотна), мм;

Е=7000 кгс/мм² - модуль упругости первого рода для материала отражательного элемента;

h=0,6 мм - толщина зеркального листа (полотна), мм

в=1200 мм - ширина зеркального листа (полотна), мм.

Тогда необходимое растягивающее усилие

Это растягивающее усилие и развивают натяжными гайками 14 с резьбой типа Уп.60×3, затягивая их с усилием, равным Q=50 кгс на плече приложения этого усилия, составляющим один метр.

Заданное усилие T _I можно достигнуть, если растянуть полотно отражательного элемента на величину =5 мм. А с учетом упругой деформации корпуса отражательного устройства данное значение нужно увеличить на 10%; тогда гайки 14 навинчивают под нагрузкой на хвостовики 13 на суммарную величину _c=5,5 мм.

Для достижения растягивающего усилия T_I=12,5 тс усилие зажатия концов элемента 17 между губками 12 и 15 должны быть вдвое большим и достигать N=2T _I=2·12,5=25 тс.

Такое суммарное усилие и развивают десять зажимных винтов 16 (с каждой стороны) с резьбой М20.

Для того чтобы обеспечить равномерность зеркальности по всей поверхности отражательного элемента, его производят в литейно-прокатном агрегате для прокатки алюминия и его сплавов, т.е. от жидкого металла до готового зеркального листа в одном и том же агрегате; это позволяет исключить межоперационные транспортные операции и, тем самым избежать возможного травмирования зеркальной поверхности элемента. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить толщину отражательного элемента с 5 7 мм до 0,6 мм, т.е. в 8-11 раз, в 7 10 раз уменьшить массу отражательного элемента гелиоустановки и примерно во столько же раз снизить его стоимость.