SU1451475A1 - Концентратор солнечной энергии - Google Patents

Abstract

Изобретение м.б. использовано в солнечных печах. Цель изобретени .- расширение рабочего диапазона концентратора . Соосные и софокусные отражатели 1 и 2 с криволинейными образующими преобразуют поток излучени  в параллельный выходной поток. Отражатель 3 расположен соосно отражател м 1 и 2, обращен рабочей поверхностью навстречу выходному потоку и имеет фокальную зону 4, совпадающую или эквидистантно расположенную с его осью 5 симметрии. Отражатели 1 и 2 м.б. вьтолнены в виде кольцевых участков встречно направленных параболоидов , общий фокус которых расположен между участками, а отражатель 3 может иметь тороидальную форму. Отражатели 1 и 2 могут иметь тороидальную форму с оппозитно направленными параболическими образующими, а отражатель 3 м.б. вьтолнен в виде усеченного конуса. Конструкци  концентратора позвол ет достичь высокой ступени концентрации, требуемого распределени  лучистой энергии по цилиндрической поверхности обрабатываемой зоны образца и линейного перемещени  этпй зоны вдоль образца. Воз- южнocть проведени  процесса зонной плавки при неподвижном образце лб- рабатьшаемого материала обеспечивает повышение устойчивости жидкой зоны и получение материала более высокого качества. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. &3

Description

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к концентраторам солнечной энергии для солнечных печей. 5

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона путем обеспечения подвижности фокальной зоны без значительных энергетических затрат и нарушения ориентации на i jq Солнце.

На фиг. 1 показана конструктивная схема концентратора солнечной энергии; на фиг. 2 - вариант выполнения концентратора с первыми двумя отра- 15 жателями параболоидной формы, встречно расположенными друг к другу по ходу пёреотражаемого излучения; на фиг. 3 - то же, с первыми двумя от- ражателями тороидальной формы. 20

Концентратор солнечной энергии содержит два соосных и софокусных отражателя 1 и 2 (фиг. 1) с криволинейными образующими, преобразующих поток излучения в параллельный выход- 25 ной поток. Концентратор снабжен третьим подвижным отражателем 3, расположенным соосно первым двум·, обращенным рабочей поверхностью навстречу выходному потоку и имеющим фокаль- 39 ную зону 4, совпадающую или эквидистантно расположенную с его осью 5 симметрии.

Первые два отражателя 1 и 2 (фиг,2) могут быть выполнены в виде кольцевых участков встречнонаправленных параболоидов 6 и 7, общий фокус 8 которых расположен между вырезками, а третий отражатель 3 имеет тороидальную форму. 4Q

Первые два отражателя 1 и 2 (фиг. 3) могут также иметь тороидальную форму с оппозитно направленными параболическими образующими 9 и 10, а третий отражатель 3 выполнен в виде усеченного конуса.

Концентратор использован в составе солнечной печи, включающей обрабатываемый образец 11, механизм 12 установки образца 11 и механизм 13 перемещения отражателя 3,который может быть выполнен, как и механизм 12, винтовым, зубчато-реечным или гидравлическим. Отражатели 1 и 2 закреплены на общем основании 14,

Концентратор солнечной энергии в составе солнечной печи работает еле дующим образом.

Перед началом процесса зонной плавки отражатель 3 (фиг, 1) с помощью механизма 13, перемещают в наиболее отдаленное от отражателя 2-положение . Образец 11 свободным торцом через меньшее отверстие отражателя 3 подают в пространство между отражателями 2 и 3 и устанавливают вдоль оси 5 механизмом 12. При этом торец образца 11 в зажимах механизма 13 находится за пределами высокотемпературной зоны отражателя 3,

Падающее солнечное излучение концентрируется первичным отражателем 1 в фокальном пятне и по выходе из него переотражается софокусным отражателем 2 в направлении, параллельном оси 5 симметрии, в виде сконцентрированного пучка кольцевого поперечного сечения и попадает на установленный соосно отражателям 1 и 2 подвижный отражатель 3, а,затем, отразившись от него к оси 5, обеспечивает облучение установленного вдоль нее образца 11 обрабатываемого материала с углом охвата 360^е и с заданной вдоль него плотностью.

После проплавления образца 11 по всему диаметру механизмом 13 перемещают отражатель 3 вдоль образца 11 в направлении к отражателю 2. По мере движения отражателя 2 расплавленная зона перемещается вдоль образца 11. При достижении отражателем 3 своего крайнего положения вблизи отражателя 2 расплавляется торец образца 11 и процесс заканчивается. Перекристаллизованный образец 11 извлекается из печи механизмом 12. Затем в зажим, механизма 12 помещается другой образец и процесс повторяется.

При осуществлении процесса бестигельной зонной плавки в условиях, близких к невесомости, обрабатываемый торец образца 11 остается свободным .

Плотность потока лучистой энергии увеличивается при выполнении отражателя 3 с параболической образующей (фиг. 1 и 2) и имеет наибольшее значение при использовании отражателя 3 с линейным кольцевым фокусом диаметром, равным диаметру обрабатываемого образца 11 (фиг. 2).

Предложенный концентратор может быть использован для производства материалов методом зонной плавки. Наиболее эффективно его применение при осуществлении процесса производства материалов бестигельной зонной плавкой в вакууме в условиях невесомости.

Предложенная солнечная печь позволяет достичь высокой ступени концентрации, требуемого распределения лучистой энергии по цилиндрической поверхности обрабатываемой зоны образца и линейного перемещения этой (проплавленной) зоны вдоль образца.

Возможность проведения процесса зонной плавки при неподвижном образце обрабатываемого материала обеспечивает повышение устойчивости жидкой зоны и получение материалов более высокого качества.

Claims (1)

1. Концентратор солнечной энергии, содержащий два соосных и софокусных отражател  с криволинейными образующими , преобразующих поток излучени  25 в параллельный выходной поток, о т3 . Концентратор по п. 1, - личающийс  тем, что первые два отражател  имеют тороидальную форму с оппозитно направленными параболическими образующими, а третий отражатель вьтолнен в виде усеченного конуса.