RU2042963C1 - Зеркало - Google Patents
Зеркало Download PDFInfo
- Publication number
- RU2042963C1 RU2042963C1 SU5018826A RU2042963C1 RU 2042963 C1 RU2042963 C1 RU 2042963C1 SU 5018826 A SU5018826 A SU 5018826A RU 2042963 C1 RU2042963 C1 RU 2042963C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- channels
- base
- heat
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
Использование: в лазерной технике, в составе оптического тракта лазерных технологических установок. Сущность изобретения: зеркало содержит подложку с оптической поверхностью и основу со сквозными каналами, расположенную между тыльной и отражающей поверхностями зеркала. С тыльной стороны основы выполнены каналы до пересечения со сквозными каналами, расположенными между тыльной и оптической поверхностями. Отношение количества сквозных каналов к количеству каналов с тыльной стороны основы выбрано ≥ 0,5, а отношение их диаметров в диапазоне 1 3. Диаметр сквозных каналов выбран из соотношения 0,3 0,6 высоты зеркала H, а их количество выбрано из соотношения (1 2,5) D /H, где D диаметр или диагональ зеркала, H высота зеркала. Поверхность сквозных каналов может быть выполнена развитой. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в измерительной технике, астрономических приборах, концентраторах солнечной энергии, в составе оптического тракта лазерных технологических установок.
Известно оптическое зеркало [1] выполненное в виде монолитного блока с отражающей рабочей и тыльной поверхностями, в последней из которых выполнены расположенные регулярно отверстия, сообщающиеся с соосными с ними цилиндрическими полостями различной формы, в котором расстояние Z между осями полостей связано с их диаметром соотношением
1/2 D≅Z≅D
Недостатком данного зеркала является значительная пористость монолитного зеркала и наличие замкнутых объемов, что, соответственно, снижает жесткость зеркала и создает неравномерность его нагрева под нагрузкой как по толщине, так и по диаметру зеркала, что приводит к потере геометрической стабильности зеркала.
1/2 D≅Z≅D
Недостатком данного зеркала является значительная пористость монолитного зеркала и наличие замкнутых объемов, что, соответственно, снижает жесткость зеркала и создает неравномерность его нагрева под нагрузкой как по толщине, так и по диаметру зеркала, что приводит к потере геометрической стабильности зеркала.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является облегченное оптическое зеркало [2] содержащее сквозные внутренние полости, расположенные между тыльной и отражающей поверхностями, оси которых сообщаются между собой в местах пересечения.
Недостатком известного зеркала является большая пористость основы, что затрудняет передачу тепла от более нагретой верхней части основы к менее нагретой тыльной стороне основы, создавая значительный перепад температуры по толщине основы, приводящей к большим изгибным напряжениям зеркала, снижающим его работоспособность.
Задача изобретения повышение геометрической стабильности и работоспособности зеркала с принудительным воздушным охлаждением.
Поставленная задача решается за счет уменьшения изгибных напряжений путем уменьшения перепада температур между отражающей и тыльной поверхностью зеркала, а также понижением средней температуры зеркала.
Это достигается тем, что в известном зеркале, содержащем основу со сквозными каналами, расположенными между тыльной и отражающей поверхностями, с тыльной стороны основы выполнены каналы до пересечения со сквозными каналами, отношение количества сквозных каналов к каналам с тыльной стороны основы выбрано ≥0,5, а отношение их диаметров, соответственно, в диапазоне 1-3, при этом на части поверхности сквозных каналов, прилегающей к тыльной стороне основы, выполнены теплоизоляционные экраны, а внешняя сторона зеркала снабжена теплоизоляцией. Диаметр сквозных каналов выбран из соотношения 0,3-0,6 высоты зеркала Н, а количество сквозных каналов выбрано из соотношения (1-2,5).D/H, где D диаметр или диагональ зеркала; Н высота зеркала. На части поверхности сквозных каналов, прилегающей к рабочей поверхности зеркала, выполнены канавки трапециевидной, треугольной или прямоугольной формы.
Сущность изобретения заключается в том, что создано зеркало с системой каналов для принудительного воздушного охлаждения или эффективного использования природной конвекции для охлаждения внутренних полостей и распределения тепла внутри зеркала, что снижает перепад температур между оптической и тыльной поверхностями зеркала, а значит, уменьшает изгибные напряжения, поскольку теплоизолируется нижняя часть основы с одной стороны теплоизолирующими экранами, установленными на части поверхности сквозных каналов, и с другой стороны теплоизоляцией, расположенной на внешней стороне зеркала, а верхняя часть основы, примыкающая к оптической поверхности, интенсивно охлаждается за счет поступления воздуха через сквозные каналы и каналы, расположенные на тыльной стороне основы. Чтобы максимально снизить влияние пористости основы в виде сквозных каналов, предложено выполнять систему сквозных охлаждающих каналов преимущественно в области нейтральной плоскости зеркала, при таком выполнении пористости влияние ее на жесткость зеркала минимально и это приведет к минимальному увеличению изгибных составляющих напряжений и перемещений, и в то же время теплоизолирующие экраны, организованные на части поверхности сквозных каналов, прилегающей к тыльной стороне основы, способствуют уменьшению передачи тепла в окружающую среду от тыльной поверхности зеркала, а рифления, выполненные на части поверхности сквозных охлаждающих каналов, прилегающей к рабочей поверхности зеркала, способствуют увеличению отвода тепла от верхней части зеркала, как при принудительном воздушном охлаждении, так и при естественной конвекции, но в меньшей степени. Локальный коэффициент теплоотдачи на поверхности каналов, прилегающей к отражающей поверхности, при принудительной подаче воздуха в каналы может увеличиваться примерно в 10 раз. Помимо этого поверхность теплообмена верхней части основы увеличивается за счет введения рифлений в виде канавок на поверхности каналов, которые, кроме того, создают дополнительную турбулизацию воздуха. В комплексе все это дает улучшение перераспределения тепла в зеркале, уменьшение средней температуры, уменьшение перепада температур, а значит, уменьшение изгибной составляющей напряжений и перемещений оптической поверхности по сравнению с прототипом, т.е. повышается геометрическая стабильность зеркала.
Отношение количества каналов ≥0,5 и их диаметров в интервале 1-3 выбрано из условия обеспечения эффективного охлаждения верхней части основы воздухом, путем увеличения коэффициента теплоотдачи при сохранении достаточной жесткости зеркала.
Диаметр сквозных каналов выбран в интервале 0,3-0,6 высоты зеркала, а их количество из соотношения (1-2,5) D/H из условия обеспечения максимально возможного съема тепла с верхней части основы, примыкающей к оптической поверхности, и передачи тепла по материалу основы от верхней части к нижней тыльной при одновременном сохранении необходимой жесткости зеркала.
Нижняя часть основы теплоизолируется экранами, установленными на поверхности сквозных каналов, и теплоизоляцией с внешней стороны зеркала.
Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена основа 1, подложка с оптической поверхностью 2, сквозные каналы 3 с канавками трапециевидной, прямоугольной или треугольной формы 4, каналы 5 с тыльной стороны зеркала, теплоизолирующие экраны 6, теплоизоляция 7.
Устройство работает следующим образом.
Основа 1 нагревается от лучей, поглощенных оптической поверхностью 2. Часть тепла передается нижней части основы, а часть тепла отводится от наружных поверхностей зеркала и от поверхностей каналов.
Теплопередача путем конвекции воздуха усиливается из-за увеличения поверхности теплообмена за счет выполненных на каналах канавок 4 различной формы, например, прямоугольной, а также из-за турбулизации воздуха в каналах.
Количество тепла, проникающее от нагретой части основы, примыкающей к оптической поверхности, к тыльной, ограничивается теплоизолирующими экранами 6. Воздух, поступающий через каналы 5, с тыльной стороны основы увеличивает локальный коэффициент теплоотдачи и тем самым способствует выравниванию температуры верхней и нижней части основы зеркала, уменьшая изгибные напряжения и улучшая работоспособность зеркала.
Примером конкретного выполнения служит ряд зеркал диаметром 260-500 мм. Материал зеркал медь, молибден, высота зеркал 100-150 мм.
Например, в зеркале диаметром 350 мм, высотой 120 мм в основе выполнено 4 сквозных пересекающихся отверстия диаметром 60 мм и на тыльной стороне основы 4 отверстия диаметром 60 мм до пересечения со сквозными отверстиями. На поверхности сквозных отверстий выполнены кольцевые канавки глубиной 1-3 мм, шириной 3 мм, шагом 10 мм. На части поверхности сквозных каналов приклеены экраны из стали 12 Х18Н10Т толщиной 0,5-1 мм с теплоизоляционным поглощающим покрытием. На тыльной стороне основы прикреплен теплоизолирующий экран из стали 12Х18Н10Т толщиной 1 мм с теплоизолирующим покрытием.
На тыльной стороне основы, вокруг отверстий, выполнены крепежные отверстия для присоединения системы шлангов для принудительного охлаждения зеркала воздухом.
Таким образом, предложенная конструкция зеркала с принудительным воздушным охлаждением обеспечивает эффективный теплосъем от нагретой части основы, передачу части тепла к тыльной части основы, что способствует выравниванию температуры по толщине зеркала и снижению средней температуры, не уменьшая жесткости основы, что снижает изгибные напряжения и повышает работоспособность зеркала.
Claims (4)
1. ЗЕРКАЛО, содержащее подложку с оптической поверхностью и основу со сквозными каналами, расположенными между тыльной и отражающей поверхностями, отличающееся тем, что с тыльной стороны основы выполнены каналы до пересечения со сквозными каналами, отношение количества сквозных каналов к каналам с тыльной стороны основы выбрано ≥ 0,5, а отношение их диаметров соответственно в диапазоне 1 3, при этом на части поверхности сквозных каналов, прилегающей к тыльной стороне основы, выполнены теплоизоляционные экраны, а внешняя сторона зеркала снабжена теплоизоляцией.
2. Зеркало по п.1, отличающееся тем, что диаметр сквозных каналов выбран из соотношения 0,3 0,6 высоты зеркала.
3. Зеркало по пп.1 и 2, отличающееся тем, что количество каналов выбрано из соотношения (1 2,5) D / H, где D диаметр или диагональ зеркала, H - высота зеркала.
4. Зеркало по пп. 1 3, отличающееся тем, что на части поверхности сквозных каналов, прилегающей к рабочей поверхности зеркала, выполнены канавки трапецеидальной, треугольной или прямоугольной формы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5018826 RU2042963C1 (ru) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | Зеркало |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5018826 RU2042963C1 (ru) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | Зеркало |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2042963C1 true RU2042963C1 (ru) | 1995-08-27 |
Family
ID=21592698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5018826 RU2042963C1 (ru) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | Зеркало |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2042963C1 (ru) |
-
1992
- 1992-08-17 RU SU5018826 patent/RU2042963C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 617759, кл. G 02B 5/08, опублик.1978. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 526841, кл. G 02B 5/08, опублик.1976. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4069811A (en) | Solar collectors | |
US4253739A (en) | Thermally compensated mirror | |
US4007729A (en) | Means of increasing efficiency of CPC solar energy collector | |
US4603731A (en) | Graphite fiber thermal radiator | |
HU9300436D0 (en) | Oil-filled radiator preferably for heating internal spaces | |
US4373514A (en) | Device for collecting, transmitting and using solar energy | |
EP0136712A2 (en) | A solar ray collecting device for use in space | |
US4566434A (en) | Solar energy collector | |
US4094299A (en) | Heliothermodynamic system | |
US4314742A (en) | High performance cooled laser mirror | |
GB2129961A (en) | Cooled mirror and method of cooling particularly useful in lasers | |
US4561424A (en) | Nontracking parabolic solar energy collector apparatus | |
RU2042963C1 (ru) | Зеркало | |
GB2004361B (en) | Heat exchanger especially recuperator for high temperature reactors | |
EP0587034B1 (en) | Radiation collector | |
US4287881A (en) | Solar energy absorber for use with a linear optical concentrating system | |
US4583519A (en) | Heat exchanger | |
US3932029A (en) | Optical reflector for lasers | |
EP0853357B1 (en) | Face-cooled optic cell for high-power laser | |
WO2001096791A1 (en) | High temperature solar radiation heat converter | |
US4183349A (en) | Thermal induction unit | |
US4398474A (en) | Insulating structure for high temperature devices | |
Wu et al. | Conceptual design of an advanced water/steam receiver for a solar thermal central power system | |
SU1737249A1 (ru) | Теплообменник | |
RU2046381C1 (ru) | Охлаждаемое лазерное зеркало |