RU1812538C

RU1812538C - Solar-heat collector

Info

Publication number: RU1812538C
Application number: SU904817104A
Authority: RU
Inventors: Олег Станиславович Назаров
Original assignee: О.С.Назаров
Priority date: 1990-05-20
Filing date: 1990-05-20
Publication date: 1993-04-30

Abstract

Сущность изобретени : 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 кра м элементом креплени , 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 креплени . 7 ил.SUMMARY OF THE INVENTION: a concave mirror is made in the form of an inflatable body of elastic films - transparent and a film with a reflective coating on the side of the transparent film / fastening elements made of a rigid ring connected to each other at the edges, and the hole in the concave mirror is hermetically sealed with a transparent element made of a high temperature material attached to a film with a reflective coating and an attachment element. 7 ill.

Description

Изобретение относитс 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 дл нагреваемых изделий, например к печам, плитам, тигл м, использующим энергию солнечной радиации , например, с концентрирующими элементами .The invention relates to physics, to optics, to optical elements, systems and devices, reflective reflectors with a curved reflective surface, as well as to heating, furnaces, to the generation or use of heat, not included in other subclasses, to the use of solar heat, to solar thermal collectors with supports for heated products, for example to furnaces, stoves, crucibles using the energy of solar radiation, for example, with concentrating elements.

Цель изобретени - повышение эксплуатационной надежности.The purpose of the invention is to increase operational reliability.

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.In FIG. 1 shows a general view of the front of the solar concentrator in the conventional vertical position of its optical axis; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 2; in FIG. 4, the assembly G in FIG. 3; in FIG. 5 is a section BB of FIG. 2; in FIG. 6 - node II in FIG. 5; in FIG. 7 - node 111 in FIG. 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 св зи (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 держател ми 9 на элементе 10 креплени первичного зеркала 2, установленного в свою очередь при помощи трубчатых опор 11 на основании 12.The helioconcentrator contains primary concave 2 and secondary convex 3 mirrors mounted on one axis 1, the last of which is convex 4 to primary 2, with the possibility of optical communication (see Fig. 2) through the hole 5 in the central part 6 of primary mirror 2 (see Fig. 1) with a receiver 7 located on the optical axis 1 from the rear side 8 of the primary mirror 2 and fixed by tubular holders 9 on the fastening element 10 of the primary mirror 2, which is installed in turn with the tubular supports 11 on the base 12.

Новыми признаками вл ютс следующие .New features are as follows.

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 кра м элементом креплени 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 креплени 19.The concave mirror 2 is made (see FIG. 3) in the form of an inflatable body 13 made of elastic films - transparent 14 and film 15 with a reflective coating 16 on the side of the transparent film 14, connected to each other along the edges by an attachment element 10 made in the form of a rigid ring (see also Fig. 2), and the hole 5 in the concave mirror 2 is hermetically closed (see Fig. 2-4) with a frame 17 with a transparent element 18 made of high-temperature material attached to the film 15 with a reflective coating 16, and to the fastener 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 можетIn FIG. 1 it is shown that the helioconcentrator O.S. Nazarova contains primary concave 2 and secondary convex 3 mirrors mounted on the same axis 1, the last of which is convex 4 to the primary mirror 2. On optical axis 1, from the rear side 8 of the primary mirror 2 is installed receiver 7 which can

быть оптически св зан с первичным 2 и вторичным 3 зеркалами при падении солнечных лучей на гелиоконцёнтратор. Вторичное выпуклое зеркало 3 закрепленоbe optically coupled to the primary 2 and secondary 3 mirrors when sunlight is incident on the solar concentrator. Secondary convex mirror 3 fixed

трубчатыми держател ми 9 на элементе 10 (креплени 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 кра м жестким кольцом 10, выполненным в виде жесткого кольца. При максимальном давлении внутри надувного телаtubular holders 9 on the element 10 (mounting the primary mirror 2), made in the form of a rigid ring mounted using tubular supports 11 on the base 12. The concave mirror is made in the form of an inflatable body 13 of elastic films 14 and 15 connected to each other around the edges of the rigid ring 10, made in the form of a rigid ring. At maximum pressure inside the inflatable body

5 пленки 14 и 15 могут контактировать с трубчатыми держател ми 9 и элементом крепле- ни 19 соответственно. Элементы креплени 19 соедин ют оправу 17 с кольцевым элементом 10. На основании 12 уста0 новлены воздушный , насос 20 и вод ной насос 21, соединенные со своими трубчатыми опорами, ведущими к кольцевому элементу 10 и смонтирована сливна труба 22, отвод ща воду из опоры, вход щей в сис5 тему охлаждени вторичного выпуклого зеркала 3.5, the films 14 and 15 can come into contact with the tubular holders 9 and the fastener 19, respectively. The fastening elements 19 connect the frame 17 to the annular element 10. On the basis of 12, an air pump 20 and a water pump 21 are installed, connected to their tubular supports leading to the annular element 10, and a drain pipe 22 is mounted to discharge water from the support. part of the cooling system of the secondary convex mirror 3.

На фиг. 2 показано, что эластична пленка 15, образующа 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.In FIG. 2, it is shown that the elastic film 15 forming the primary concave mirror 2 with the optical axis 1 is peripherally mounted on the ring element 10 and has in its central part 6 a board 17 with a transparent element 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 кра м кольцевым элементом креплени 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.In FIG. Figure 3 shows that the primary convex mirror 2 is made in the form of an inflatable body 13 of elastic films - transparent 14 and film 15 with a reflective coating 16 on the side of the transparent film 14, connected to each other at the edges by an annular fastener 10 (more on this see below). In the central part 6 of the mirror 2, a hole 5 is made, hermetically sealed with a frame 17 with a transparent element 18 (see below for details) of high-temperature material.

5 Кольцевой элемент 10 установлен при помощи трубчатых опор 11 на основании 12. Одна из опор 11, а именно опора 23, соедин ет воздушный насос 20 с внутренним про- странством надувного тела 13 через5 The annular element 10 is installed by means of tubular supports 11 on the base 12. One of the supports 11, namely the support 23, connects the air pump 20 to the interior of the inflatable body 13 through

0 отверстие 24 в кольцевом элементе 10 (подробнее об этом см.ниже).0 hole 24 in the annular element 10 (more on this, see below).

На фиг, 4 показано, что отверстие 5 в вогнутом зеркале 2 герметично закрыто оправой 17 с прозрачным элементом 18 изIn Fig. 4 it is shown that the hole 5 in the concave mirror 2 is hermetically closed by a frame 17 with a transparent element 18 of

5 высокотемпературного материала, оправа 17 прикреплена к пленке 15 с отражающим покрытием 16 и к элементу креплени 19. Пленка 15 крепитс к оправе 17 с помощью прижимного кольца 25. надетого на кольцевой выступ 26 оправы 17 и прижимаемого к5 of high-temperature material, the frame 17 is attached to the film 15 with a reflective coating 16 and to the fastening element 19. The film 15 is attached to the frame 17 by means of a pressure ring 25. put on the annular protrusion 26 of the frame 17 and pressed to

оправе 17 болтами 27. Герметизаци соединени обусловлена эластичным кольцом 28, установленным между кольцом 25 и оправой 17.the frame 17 with bolts 27. The joint is sealed by an elastic ring 28 mounted between the ring 25 and the frame 17.

Прозрачный элемент 18 размещен между двум эластичными кольцами 28. Этот набор установлен в кольцевой паз 29 оправы 17 и прижат прижимным кольцом 30 к оправе 17 болтами 31.A transparent element 18 is placed between two elastic rings 28. This set is installed in the annular groove 29 of the frame 17 and pressed by the pressure ring 30 to the frame 17 with bolts 31.

На фиг. 4-8 сварные швы обозначены позицией 32.In FIG. 4-8 welds are indicated at 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 вод ным насосом 21 и сливной трубой 22 вход т в систему вод ного охлаждени вторичного выпуклого зеркала 3, снабженного дл этого полостью 37. Трубчатый держатель 33 и опора 35, как и держа- тель 34 и опора 36, соединены соответственно друг с другом через отверсти 38 и 39 в кольцевом элементе 10. Насос 21, оптическа система гелиоконцентрато- ра и сливна труба 22 установлены на основании 12.: ..-..- . In FIG. 5 shows that two of the tubular holders 9 of the secondary mirror 3, namely 33 and 34, and two of the tubular supports 11, the ring element 10: namely 35 and 36, together with the water pump 21 and the drain pipe 22 enter the system water cooling of the secondary convex mirror 3 provided with a cavity 37 for this purpose. The tubular holder 33 and the support 35, as well as the holder 34 and the support 36, are respectively connected to each other through holes 38 and 39 in the ring element 10. Pump 21, optical the solar concentrator system and the drain pipe 22 are installed on the base 12 .: ..-..-.

На фиг. 6 показано, что механическое соединение пленок 14 и 15, образующих надувное тело 13, с кольцевым элементом 10 и герметизаци соединени выполнена с помощью прижимных колец 40, эластичных колец 41 и болтов 42.In FIG. 6, it is shown that the mechanical connection of the films 14 and 15 forming the inflatable body 13 with the annular element 10 and the sealing of the connection are made using pressure rings 40, elastic rings 41 and bolts 42.

На фиг. 6 .показано, что механическое соединение пленок 14 и 15, образующих надувное тело 13, с кольцевым элементом 10 и герметизаци соединени 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 креплени оправы 19 соединен с опорой 35. In FIG. 6. It is shown that the mechanical connection of the films 14 and 15 forming the inflatable body 13 with the annular element 10 and the sealing of the connection are made by means of pressure rings 40, elastic rings 41 and bolts 42. The tubular holder 33 and the support 35 are connected to each other through a hole 38 in the annular element 10. The mount element of the frame 19 is connected to the support 35.

На фиг. 7 показано, что механическое соединение пленки 14 со вторичным выпуклым зеркалом 3 и герметизаци соединени 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 отверсти (показано одно 47, соединенное с трубчатым держателем 33), ведущие во внутреннюю полость 37 зеркала 3 дл системы охлаждени описанной выше.In FIG. 7 shows that the mechanical connection of the film 14 with the secondary convex mirror 3 and the sealing of the connection are made using the pressure ring 43, the elastic ring 44, the bolts 45 and the ring tide 46 on the mirror 3. Holes are made in the same ring tide (one shown 47, connected to the tubular holder 33), leading to the interior cavity 37 of the mirror 3 for the cooling system described above.

На фиг. 5-7 позицией 48 отмечены полоски эластичной ткани, соедин ющей при необходимости пленки 14 и 15 с соответствующими трубчатыми элементами.In FIG. 5-7, reference numerals 48 indicate strips of elastic fabric connecting, if necessary, films 14 and 15 with corresponding tubular elements.

Гелиоконцентратором О.С.Назарова пользуютс следующим образом. На месте устанеоки гелиоконцентратора его собирают в последовательности, установленной конструкторами в процессе разработки технической документации, в статическом состо нии , когда внутри дво ковыпуклого тела нет избыточного давлени . 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 определ етс положением оправы 18, зафиксированного трубчатыми радиальными держател ми 19 снизу пленки 15. Затем включают воздушный насос 20, создают избыточное давление внутри надувного тела 13 и пленки принимают параболическую фор муг :3атем включают вод ной насос 21, подающий охлаждающую воду в выпуклое зеркало 3, устанавливают приемник излучени 7, подбирают величину избыточного давлени такой, чтобы сфокусировать поток тепла на поверхности приемника излучени 7, включают механизм слежени 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, выполн ет две функции: обеспечивает герметичность надувного тела 13 и сохранение формы зеркала 2; оберегают пленку 15 от прожигани фокусируемым лучом в случае, если отверстие 5 закрыто пленкой, свободной в этом месте от отражающего покрыти 16.The helioconcentrator of O.S. Nazarov is used as follows. At the installation site of the helioconcentrator, it is assembled in the sequence established by the designers during the development of technical documentation, in a static state, when there is no excess pressure inside the biconvex body. In this case, the films 14 and 15 have the shape of truncated cones. For the film 14, the height of the truncated cone is set by the position of the convex mirror 3, and for the film 15, the height of the truncated cone is determined by the position of the frame 18 fixed by the tubular radial holders 19 from the bottom of the film 15. Then, the air pump 20 is turned on, and overpressure is created inside the inflatable body 13 and the film take a parabolic form: then turn on the water pump 21, which supplies cooling water to the convex mirror 3, install the radiation receiver 7, select the excess pressure so as to focus the heat flux a radiation receiver surface 7, include a mechanism for tracking the position of the sun for solar concentrator (not shown) and begin to operate solar concentrator. The transparent element 17, through which a focused beam of sun rays collected by the concave mirror 2 and reflected from the convex mirror 3, emerges from the inflatable body 13, has two functions: it ensures the tightness of the inflatable body 13 and preserves the shape of the mirror 2; protect the film 15 from burning by the focused beam in case the hole 5 is covered with a film free in this place from the reflective coating 16.

Благодар снижению удельной матери- алоемкости, приход щейс на единицу поверхности площади круга вогнутого зеркала по сравнению с прототипом, благодар созданию более благопри тных условий эксплуатации зеркальной пленки, особенно в зоне отверсти б/обеспечиваетс повышение эксплуатационной надежности за вленного гелиоконцентратора.By reducing the specific material consumption per unit area of the circle area of a concave mirror as compared with the prototype, by creating more favorable operating conditions for the mirror film, especially in the area of the b / a hole, the operational reliability of the inventive solar concentrator is increased.

Формул а изобретени Гелиоконцентратор, содержащий установленные на одной оси первичное вогнутое и вторичное выпуклое зеркала, последнее из которых обращено выпуклостью к первичному, с возможностью оптической св зи через отверстие в центральной части первичного зеркала с приемником, расположенным на оптической оси с тыльной стороны первичного зеркала, и закреплено трубчатыми держател ми на элементе креплени первичного зеркала, установленного в свою очередь, при помощи трубчатых опор на основании, о т л и чающийс тем, что, с целью повышени эксплуатационной надежности, вогнутое зеркало выполнено в виде надувного тела из эластичныхSUMMARY OF THE INVENTION A helioconcentrator comprising primary concave and secondary convex mirrors mounted on one axis, the last of which is convex to the primary, with the possibility of optical communication through a hole in the central part of the primary mirror with a receiver located on the optical axis on the rear side of the primary mirror, and secured by tubular holders to the mounting element of the primary mirror, which is in turn mounted by means of tubular supports on the base, which is provided in order to to increase operational reliability, the concave mirror is made in the form of an inflatable body made of elastic

пленок - прозрачной и пленки с отражающим покрытием со стороны прозрачной пленки, соединенных одна с другой по кра м элементом креплени , 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 креплени .transparent films and films with a reflective coating on the side of the transparent film connected to one another at the edges by a fastening element made in the form of a rigid ring, and the hole in the concave mirror is hermetically sealed with a frame with a transparent element made of a high-temperature material attached to the film with reflective coating and to the fastener.

Фиг. 2FIG. 2

27262726

Фиг.ЗFig.Z

ГG

;;

2525

В БIn B

Фиг 5Fig 5

tBofftitBoffti

Фи г, 6Fi g, 6