Номер патенту: 27076

Опубліковано: 28.02.2000

Автор: Йеоманс Аллан Джеймс

Є ще 6 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство для сбора лучистой энергии, включающее в себя первичный концентрирующий блок, имеющий основную ось и фокус, вторичный концентрирующий блок, смежный с указанным фокусом и получающий энергию от указанного первичного концентрирующего блока, отличающееся тем, что указанный вторичный концентрирующий блок содержит два расположенных порознь плоских рефлектора, установленных по разные стороны от указанной основной оси, причем указанные плоские рефлекторы лежат в, главным образом, параллельных плоскостях напротив друг друга, и, главным образом, параллельны плоскости, в которой располагается указанная основная ось, и вторичные параболические рефлекторы, установленные между указанными плоскими рефлекторами, причем указанные вторичные параболические рефлекторы имеют линии фокуса и установлены с возможностью поворота относительно указанных линий фокуса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные плоские рефлекторы содержат удлиненные отражающие элементы, которые расположены по противоположные стороны от указанной основной оси и удалены от нее на одинаковое расстояние.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линии фокуса указанных вторичных параболических рефлекторов проходят, главным образом, нормально к указанной основной оси указанного первичного концентрирующего блока.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что вторичные параболические рефлекторы расположены, главным образом, между указанными плоскими рефлекторами.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанные параболические рефлекторы простираются не далее их фокального параметра параболы.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концы указанных плоских рефлекторов, которые расположены ближе к указанному первичному концентрирующему блоку, находятся в фокусе указанного первичного концентрирующего блока или примыкают к нему.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первичный концентрирующий блок включает в себя множество удлиненных полосчатых рефлекторов, установленных под углом друг к другу для образования композитного параболического концентратора, предназначенного для концентрации энергии в указанном фокусе.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные вторичные параболические рефлекторы содержат ряд зеркал Френеля.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанная лучистая энергия включает в себя солнечную энергию, а указанное устройство включает в себя элементы для сбора энергии, расположенные вдоль указанных линий фокуса указанных вторичных рефлекторов.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что указанные элементы для сбора энергии содержат трубчатые элементы, предназначенные для содержания жидкости, поглощающей энергию.

11. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что каждый указанный трубчатый элемент имеет один закрытый конец и включает в себя центральный делитель, расположенный вдоль трубчатого элемента и установленный с образованием зазора между указанным закрытым концом трубчатого элемента и делителем для возможности протекания в трубчатом элементе указанной жидкости в противоположных направлениях двумя потоками, разделенными делителем.

12. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что указанные трубчатые элементы соединены с общим коллектором потока жидкости.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные линии фокуса указанных параболических вторичных рефлекторов расположены, главным образом, нормально к указанным плоским рефлекторам и к указанной основной оси первичного концентрирующего блока.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что указанные параболические рефлекторы расположены, главным образом, не далее фокального параметра параболы их параболических кривых.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что указанные параболические рефлекторы удалены друг от друга в продольном направлении и установлены между указанными плоскими рефлекторами, причем устройство дополнительно включает в себя средство для одновременной регулировки положений поворота указанных параболических рефлекторов.

16. устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные вторичные параболические рефлекторы расположены, главным образом, между плоскими рефлекторами.

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый из указанных плоских рефлекторов имеет нижний конец, причем касательная каждого указанного параболического рефлектора, проведенная в точке пересечения между указанным рефлектором и указанным нижним концом, образует угол с указанным нижним концом, главным образом, не меньший 90°, причем указанная линия фокуса указанного параболического рефлектора всегда расположена в области, ограниченной лучами указанного угла.

18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный первичный концентрирующий блок содержит первичный рефлектор, обладающий, главным образом, свойствами цилиндрического параболического рефлектора.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что указанный первичный рефлектор ограничен множеством, главным образом, параллельных удлиненных полосчатых рефлекторов.

20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что указанный первичный рефлектор содержит ряд зеркал Френеля.

21. Устройство по п.18, отличающееся тем, что указанный первичный концентрирующий блок содержит линию фокуса на заданном уровне, причем концы указанных плоских рефлекторов указанного вторичного концентрирующего блока расположены, главным образом, на том же уровне, что и линия фокуса указанного первичного концентрирующего блока.

Текст

1.^Устройство для сбора лучистой энергии, включающее в себя первичный концентрирующий блок, имеющий основную ось и фокус, вторичный концентрирующий блок, смежный с указанным фокусом и получающий энергию от указанного первичного концентрирующего блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанный вторичный концентрирующий блок содержит два расположенных порознь плоских рефлектора, установленных по разные стороны от указанной основной оси, причем указанные плоские рефлекторы лежат в, главным образом, параллельных плоскостях напротив друг друга, и, главным образом, параллельны плоскости, в которой располагается указанная основная ось, и вторичные параболические рефлекторы, установленные между указанными плоскими рефлекторами, причем указанные вторичные параболические рефлекторы имеют линии фокуса и установлены с возможностью поворота относительно указанных линий фокуса. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанные плоские рефлекторы содержат удлиненные отражающие элементы, которые расположены по противоположные стороны от указанной основной оси и удалены от нее на одинаковое расстояние. 3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что линии фокуса указанных вторичных параболических рефлекторов проходят, главным образом, нормально к указанной основной оси указанного первичного концентрирующего блока. 4. Устройство по п.З, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вторичные параболические рефлекторы расположены, главным образом, между указанными плоскими рефлекторами. 5. Устройство по п.З, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанные параболические рефлекторы простираются не далее их фокального параметра параболы. 6. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что концы указанных плоских рефлекторов, которые расположены ближе к указанному первичному концентрирующему блоку, находятся в фокусе указанного первичного концентрирующего блока или примыкают к нему. 7. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первичный концентрирующий блок включает в себя множество удлиненных полосчатых рефлекторов, установленных под углом друг к другу для образования композитного параболического концентратора, предназначенного для концентрации энергии в указанном фокусе. 8. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанные вторичные параболические рефлекторы содержат ряд зеркал Френеля. 9. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанная лучистая энергия включает в себя солнечную энергию, а указанное устройство включает в С > о W О 3. 27076 себя элементы для сбора энергии, расположенные вдоль указанных линий фокуса указанных вторичных рефлекторов. 10. Устройство по п.9, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанные элементы для сбора энергии содержат трубчатые элементы, предназначенные для содержания жидкости, поглощающей энергию. 11. Устройство по п.9 или 10, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый указанный трубчатый элемент имеет один закрытый конец и включает в себя центральный делитель, расположенный вдоль трубчатого элемента и установленный с образованием зазора между указанным закрытым концом трубчатого элемента и делителем для возможности протекания в трубчатом элементе указанной жидкости в противоположных направлениях двумя потоками, разделенными делителем. 12. Устройство по п. 10 или 11, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанные трубчатые элементы соединены с общим коллектором потока жидкости. 13. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанные линии фокуса указанных параболических вторичных рефлекторов .расположены, главным образом, нормально к указанным плоским рефлекторам и к указанной основной оси первичного концентрирующего блока. 14. Устройство по п.13, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанные параболические рефлекторы расположены, главным образом, не далее фокального параметра параболы их параболических кривых. 15. Устройство по п.13, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанные параболические рефлекторы удалены друг от друга в продольном направлении и установлены между указанными плоскими рефлекторами, причем устройство дополнительно включает в себя средство для одновременной регулировки положений поворота указанных параболических рефлекторов. 16. устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанные вторичные параболические рефлекторы расположены, главным образом, между плоскими рефлекторами. 17. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый из указанных плоских рефлекторов имеет нижний конец, причем касательная каждого указанного параболического рефлектора, проведенная в точке пересечения между указанным рефлектором и указанным нижним концом, образует угол с указанным нижним концом, главным образом, не меньший 90°, причем указанная ЛИНРЯ фокуса указанного параболического рефлектора всегда расположена в области, ограниченной лучами указанного угла. 18. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанный первичный концентрирующий блок содержит первичный рефлектор, обладающий, главным образом, свойствами цилиндрического параболического рефлектора. 19. Устройство по п.18, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанный первичный рефлектор ограничен множеством, главным образом, параллельных удлиненных полосчатых рефлекторов. 20. Устройство по п. 18, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанный первичный рефлектор содержит ряд зеркал Френеля. 21. Устройство по п. 18, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанный первичный концентрирующий блок содержит линию фокуса на заданном уровне, причем концы указанных плоских рефлекторов указанного вторичного концентрирующего блока расположены, главным образом, на том же уровне, что и линия фокуса указанного первичного концентрирующего блока. Изобретение имеет отношение к созданию устройства для сбора лучистой энергии, а более конкретно, касается создания концентраторов солнечной энергии и может быть использовано в устройст вах, предназначенных для концентрации и использования лучистой энергии Солнечные концентраторы часто конструируют таким образом, чтобы достичь высокой температуры в средстве сбо 27076 pa энергии. Концентрация солнечной энергии достигается в узле устройства, в котором используются параболические концентрирующие зеркала. Обычно применяются цилиндрические параболические концентрирующие устройства, так как они относительно дешевы, однако при использовании таких концентраторов не удается обеспечить высокие коэффициенты концентрации. Однако высокие коэффициенты концентрации могут быть легко достигнуты при использовании сферических параболических коні ієнтрирующих зеркал, но такие зеркала являются чрезвычайно дорогими, что не позволяет широко применять их в устройствах, связанных с солнечным нагревом. Для того, чтобы обеспечить высокие коэффициенты концентрации в случае использования цилиндрических параболических зеркал, в системе, содержащей первичные цилиндрические параболические концентраторы, могут применяться дополнительные вторичные серии цилиндрических параболических зеркал, установленных под прямыми углами к линии фокуса первичных зеркал и расположенных в точке фокуса первичных зеркал. Наиболее близким к заявляемому является устройство для сбора лучистой энергии, которое включает первичный концентрирующий блок, имеющий основную ось и фокус, подвижно установленный с возможностью слежения за источником лучистой энергии. Устройство снабжено также вторичным концентрирующим блоком, установленным рядом с фокусом первичного концентрирующего блока таким образом, чтобы иметь возможность воспринимать энергию от указанного первичного концентрирующего блока. Недостатком устройства является неравномерность достижения высокой степени концентрации энергии во всех поло1 -жениях источника, вследствие того, что вторичный концентрирующий блок установлен в устройстве неподвижно. Поэтому только при нахождении солнца под прямыми углами к линии фокуса первичной} концентрирующего блока, т.е. когда солнце находится прямо над головой, зеркальные поверхности вторичных концентрирующих блоков могут быть использованы полностью. В противном случае только небольшая часть отражающей поверхности зеркал вторичного концентрирующего блока может быть использована полностью, поскольку может быть расположена на расстоянии линии фокуса от первичных зеркал. 5 10 • 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Чтобы улавливать солнечный свет с более широкой площади зеркал первич? ного блока, необходимо увеличить длину зеркал вторичного блока. При этом необходимо также увеличить длину собирающих трубок, объединенных со вторичным концентрирующим блоком. Это обстоятельство существенно снижает получаемый суммарный максимальный коэффициент концентрации энергии. К тому же большая длина зеркал вторичного блока существенно повышает стоимость устройства. Кроме того, при использовании более длинных собирающих трубок происходят большие потери тепла. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать известное устройство для сбора лучистой энергии, в котором путем конструктивных изменений вторичного концентрирующего блока, а также выполнения его подвижным достигается максимальное повышение степени концентрации лучистой энергии. Поставленная задача решена тем, что в устройстве для сбора лучистой энергии, включающем в себя первичный концентрирующий блок с основной осью и фокусом, вторичный концентрирующий блок, смежный с указанным фокусом и получающий энергию от указанного первичного концентрирующего блока, согласно изобретению, указанный вторичный концентрирующий блок содержит два расположенных на удалении друг от друга плоских рефлектора, установленных по разные стороны от указанной основной оси, причем указанные плоские рефлекторы лежат в главным образом параллельных плоскостях напротив друг друга и, главным образом, параллельны плоскости, в которой располагается указанная основная ось; вторичный блок также содержит вторичные параболические рефлекторы, установленные между указанными плоскими рефлекторами, причем указанные вторичные параболические рефлекторы имеют линии фокуса и установлены с возможностью поворота относительно указанных линий фокуса. Поворотами вторичных параболических рефлекторов достигают параллельности плоскости его основной оси солнечным лучам, которые передаются от первичного концентрирующего блока. Указанные плоские рефлекторы включают в себя удлиненные отражающие элементы, расположенные на противоположных сторонах от указанной основной оси и удаленные от нее на одинаковое расстояние. 7. 27076 Удаление отражающих элементов друг от друга позволяет улавливать не только солнечные лучи, которые концентрируются на линии фокуса, но и дополнительные солнечные лучи, которые не совсем точно фокусируются на линии фокуса в результате небольших отклонений от точной формы первичного концентрирующего блока. Линии фокуса указанных вторичных параболических рефлекторов проходят главным образом нормально к указанной основной оси указанного первичного концентрирующего блока. При этом вторичные параболические рефлекторы простираются не далее их фокального параметра параболы и расположены главным образом между указанными плоскими рефлектсрами. Преимущественно они имеют такую длину, что существует только небольшой зазор между противоположными концами вторичных параболических рефлекторов и внутренней поверхностью каждого плоского рефлектора. Концы указанных плоских рефлекторов, которые расположены ближе к указанному первичному концентрирующему блоку, находятся в-фокусе указанного первичного концентрирующего блока или примыкают к нему. Таким образом на плоских рефлекторах поддерживается максимальная концентрация лучей. Первичный концентрирующий блок включает в себя множество удлиненных полосчатых рефлекторов, установленных под углом друг к другу для образования композитного параболического концентратора, предназначенного для концентрации энергии в указанном фокусе. Ширина полосчатых рефлекторов определяет ширину линии фокуса. Указанные вторичные параболические рефлекторы могут быть выполнены из любой отражающей поверхности, такой как зеркальная или металлическая с высокой степенью полировки, а также могут представлять собой ряд зеркал Френеля. Указанная лучистая энергия может представлять собой солнечную энергию, а указанное устройство может включать в себя элементы для сбора энергии, расположенные вдоль указанных линий фокуса указанных вторичных рефлекторов. Указанные элементы для сбора энергии могут содержать трубчатые элементы, предназначенные для содержания жидкости, поглощающей энергию. Каждый указанный трубчатый элемент может иметь один закрытый конец и включать в себя центральный делитель, расположенный вдоль 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 трубчатого элемента и установленный с образованием зазора между указанным закрытым концом трубчатого элемента и делителем для возможности протекания в трубчатом элементе теплопередающей жидкости в противоположных направлениях двумя потоками, разделенными делителем. Трубчатые элементы могут иметь собственное черное покрытие или могут быть снабжены отдельным внешним черным покрытием для максимального поглощения энергии. При этом указанные трубчатые элементы могут быть соединены с общим коллектором потока жидкости. Указанные линии фокуса у к а з а н н ы х параболических вторичных рефлекторов, в преимущественном варианте выполнения, могут быть расположены главным образом нормально к указанным плоским рефлекторам и к указанной основной оси первичного концентрирующего блока. В этом случае параболические рефлекторы простираются главным образом не далее фокального параметра параболы их параболических кривых. При этом указанные параболические рефлекторы удалены друг от друга в продольном направлении и установлены между указанными плоскими рефлекторами, а устройство дополнительно включает в себя средство для одновременной регулировки положений поворота указанных параболических рефлекторов, присоединенное к опорным элементам, движение которого регулирует положение поворота всех вторичных параболических рефлекторов между плоскими рефлекторами таким образом, что основные оси вторичных параболических рефлекторов совмещаются с направлением солнечных лучей, отраженных от первичного концентрирующего блока. Указанные вторичные параболические рефлекторы могут простираться от одного указанного плоского рефлектора к другому указанному плоскому рефлектору в любом варианте исполнения устройства. Также во всех исполнениях устройства каждый из указанных плоских рефлекторов имеет нижний конец и может быть установлен таким образом, что касательная каждого указанного параболического рефлектора, проведенная в точке пересечения между указанным рефлектором и указанным нижним концом, образует угол с указанным нижним концом главным образом не меньший 90°, причем указанная линия фокуса указанного параболического рефлектора всегда расположена в области, ограниченной лучами указанного угла. 27076 В соответствии с преимущественным аспектом настоящего изобретения, вторичные параболические рефлекторы и плоские рефлекторы установлены на раме с дугообразной направляющей канавкой, жестко связанной с задней частью каждого вторичного параболического рефлектора. Направляющая канавка выполнена таким образом, что она все время находится на одинаковом расстоянии от линии фокуса вторичных рефлекторов за счет того, что она отцентрирована по линии фокуса и все времп располагается за отражающими поверхностями вторичных параболических рефлекторов На раме закреплены нап 'авляющие, которые поддерживают плоские рефлекторы таким образом, что они контактируют с направляющей канавкой и все время удерживают вторичные параболические рефлекторы на главным образом постоянной линии фокуса. Указанный первичный концентрирующий блок может представлять собой цельный первичный рефлектор, обладающий главным образом свойствами цилиндрического параболического рефлектора, а может быть ограничен множеством главным образом параллельных удлиненных полосчатых рефлекторов. При этом указанные полосчатые рефлекторы могут быть выполнены в виде ряда зеркал Френеля, а указанный первичный концентрирующий блок при этом содержит линию фокуса на заданном уровне, а концы указанных плоских рефлекторов указанного первичного концентрирующего блока расположены главным образом на том же уровне, что и линия фокуса указанного первичного концентрирующего блока. Устройство сбора лучистой энергии построено так, что оно отслеживает движение солнца, например, путем поворота относительно вертикальной или горизонтальной оси. Для этой цели плоскость основных осей первичных концентрирующих блоков перемещается таким образом, чтобы всегда содержать изображение солнца. Так, например, если устройство выполнено с возможностью перемещения вокруг горизонтальной оси, то блок поворачивается относительно этой оси так, чтобы удерживать упомянутую выше плоскость в положении, в котором она содержит изображение солнца при его движении с востока на запад. Если устройство выполнено с возможностью перемещения вокруг вертикальной оси, блок поворачивается относительно этой оси таким образом, чтобы удерживать изображениэ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 солнца в плоскости основных осей первичных концентрирующих блоков. Альтернативно, полосчатые рефлекторы первичных концентрирующих блоков могут индивидуально отслеживать положение солнца для удержания его в фокусе на фиксированной линии, смежи эй со вторичным концентрирующим блоком, который удерживается в фиксированном положении. На фиг.1 представлен внешний вид решетки, составленной из устройств сбора солнечной энергии в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2 соединение пары соседних устройств для сбора солнечной энергии; на фиг. 3 устройство для сбора солнечной энергии в сборе, вид сбоку; на фиг 4 - участок блока вторичного рефлектора и механизм его регулировки со снятым одним плоским рефлектором, вид сбоку; на фиг. 5 вид А {блок вторичного рефлектора) на фиг.4; на фиг. 6 - элемент сбора энергии и коллектор, связанные с блоком вторичного параболического рефлектора; на фиг.7 - разрез Б-Б на фиг.6; на фиг. 8 - устройство для сбора солнечной энергии, вид в изометрии; на фиг. 9 - принцип действия вторичного рефлектора по улавливанию лучистой энергии солнца, отраженной и преобразованной блоком первичного рефлектора; на фиг. 10-11 - соответственно вид сбоку и с торца вторичного концентрирующего блока. | В качестве примера, иллюстрирующего изобретение, можно рассматривать решетку 1, составленную из заявленных устройств 2 концентрации лучистой, в частности солнечной, энергии, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, и образующую платформу 3. Платформа З в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения изготовлена из плавучего материала и предназначена для его расположения на поверхности воды, которая позволяет вращаться вокруг своей оси для отслеживания перемещения солнца. Предусмотрены исполнительные средства для создания поворота платформы 3 относительно вертикальной оси для отслеживания движения солнца, причем эти исполнительные средства могут быть приведены в действие от любого датчика, следящего за движением солнца. В альтернативном варианте решетка 1 может быть установлена неподвижно, а рефлекторы устройства 2 могут перемещаться для отслеживания положения солнца. Само собой разумеется, что решетка 1 может содержать 11. 27076 любое число устройств концентрации 2 в соответствии с частными требованиями ее применения. Каждое устройство 2 концентрации солнечной энергии, более подробно показанное на фиг. 2,3 и 8, включает в себя квадратное основание 4, которое в "плавучем" варианте применения изготовлено из плавучего материала, такого как пенопласт. Основание 4 содержит на своей верхней стороне множество уголковых плоских поверхностей 5, которые образуют элементы крепления для удлиненных полосчатых рефлекторов 6, опирающихся на них, причем уголковые плоские поверхности 5 расположены с увеличивающимся наклоном относительно горизонтали в направлении от центра наружу по параболическим кривым, на противоположных сторонах основания 4 так, что удлиненные полосчатые рефлекторы 6 образуют первичный концентрирующий блок 7, который представляет собой композитный цилиндрический параболический рефлектор с основной осью 8. Лучи света, отраженные от рефлектора 6, сходятся на линии фокуса 9. Рефлекторы 6 преимущественно выполнены в виде стеклянных или пластмассовых полосовых зеркал, однако они могут быть также изготовлены из любого другого материала с высокой степенью отражения. Конструкция устройства позволяет использовать в качестве рефлектора 6 плоские зеркала Френеля. Смежные решетки 1 соединены между собой своими противоположными смежными концами оснований 4 при помощи соединительных элементов 10, которые позволяют в случае, когда основания 4 плавают на воде, иметь определенную степень свободы для их относительного взаимного перемещения в горизонтальной плоскости. Полосчатые рефлекторы 6 предназначены для концентрации солнечной энергии на вторичном концентрирующем блоке 11 или в его направлении, причем блок 11 установлен над основанием 4 при помощи пары расходящихся книзу стоек 12, которые своими нижними частями закреплены на основании 4. Каждый из вторичных концентрирующих блоков 11, как показано на фиг.4 и 5, включает в себя прямоугольную раму 13, которая имеет расположенные на расстоянии друг от друга ворхние продольные элементы 14, направленные параллельно полосчатым рефлекторам 6 и поддерживающие вертикальные зависимые боковые элементы 15, между которыми установлены верх 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 ние поперечные элементы 16. Элементы рамы 13 преимущественно изготовлены из легкого материала, такого как алюминий, и соединены друг с другом сваркой. На вертикальных боковых элементах 15 рамы установлена пара плоских рефлекторов 17, отражающие поверхности которых направлены друг к другу и находятся на одинаковом расстоянии от каждой из сторон основной оси 8 или плоскости, в которой лежит основная ось первичного концентрирующего блока 7. Плоские рефлекторы 17 установлены таким образом, что их нижние концы 18 максимально приближены к первичному концентрирующему блоку 7 и находятся главным образом на линии фокуса 9 первичного концентрирующего блока 7 или на продолжении этой линии. Концы 18 являются прямолинейными, идут параллельно друг другу и лежат в общей плоскости. Между плоскими рефлекторами 17 установлен ряд вторичных параболических рефлекторов 19, линии фокуса 20 которых направлены главным образом нормально к плоским рефлекторам 17 и к основной оси 8 первичного концентрирующего блока 7. Указанные вторичные параболические рефлекторы 19 выполнены в виде ряда зеркал Френеля, т.е. зеркал, расположенных под малым, в несколько угловых минут углом друг к другу. Фокальный параметр параболы, ограниченной вторичным параболическим рефлектором 19, показан линией 11-И, которая проходит через линию фокуса 20 рефлектора 19, как это показано на фиг.4, и направлена под прямым углом к основной оси рефлектора 19. Рефлекторы 19 устроены таким образом, что они главным образом не выходят за пределы фокального параметра параболы II-II. Рефлектор 19 такой формы обеспечивает оптимальную концентрацию в сочетании с минимумом множественных отражений от плоских рефлекторов 17. Плоскость, в которой расположены концы 18 рефлекторов 17, параллельна линии фокуса 20 параболических рефлекторов 19. Параболические рефлекторы 19 установлены таким образом, что их линия фокуса несколько смещена назад относительно нижних концов 18 плоских рефлекторов 17. При этом касательная каждого параболического рефлектора 19, приведенная в точке пересечения его линии поверхности с линией нижнего конца 18, образует угол в с нижним концом 18, не меньший 90° (как изображено на фиг. 10, где линиями 11 показаны касательные к 1 13 27076 параболическому рефлектору). При этом в области угла 0 расположена линия фокуса 20 вторичного параболического рефлектора 19. Рефлекторы 19 установлены с возможностью ограниченного поворота относительно оси вращения, проходящей вдоль их линии фокуса 20. Для этой цели, как это наиболее иллюстративно показано на фиг.4 и 5, рефлекторы 19 снабжены на своей задней стороне серповидной пластиной 21, установленной симметрично относительно ширины рефлекторов 19 и закрепленной на их задней стороне любым подходящим элементом, например, при помощи клея. Серповидная пластина 21 имеет дуговидную щель 22, отцентрированную по линии фокуса 20 и, следовательно, относительно требуемой оси вращения рефлектора 19. Две пары смещенных друг относительно друга кронштейнов 23 и 24, установленных на противоположных продольных верхних элементах 14 рамы, удерживаются на установленных между ними соответствующих осях 25 и 26, которые в данном варианте осуществления настоящего изобретения имеют форму болтоа. Оси 25 и 26 пропущены через щель 22 и содержат установленные в щели ролики 27, расположенные в щели по ее противоположным боковым краям. Для регулирования положения поворота рефлекторов 19 предусмотрен общий элемент регулировки 28, который установлен в продольном направлении между верхними продольными элементами 14 рамы в соосных направляющих отверстиях, выполненных в верхних поперечных элементах 16 рамы. Элемент регулировки 28 содержит ряд закрепленных на нем кронштейнов 29, смежных каждому вторичному параболическому рефлектору 19. Пара регулировочных связей 30 шарнирно соединена с каждым кронштейном 29 и с серповидной пластиной 21 посредством шарнирных штифтов 31 и 32, установленных на ее противоположных концах таким образом, чтобы продольное движение органа регулировки 28 создавало продольное движение кронштейнов 29 в противоположном направлении, что посредством связей 30 приведет к противоположному движению поворота каждой пластины 21 и, следовательно, каждого рефлектора 19 относительно линии фокуса 20. Вдоль линии фокуса 20 каждого рефлектора 19 установлен элемент 33 сбора энергии, выполненный в форме трубы, ко 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 14 торая проходит через отверстие 34 в одном из плоских рефлекторов 17 и соединена при помощи соединительного короба 35 с коллектором 36, который смещен в продольном +направлении относительно рамы 13. Элемент 33 сбора энергии, показанный более подробно на фиг.6, имеет один закрытый конец 37 и снабжен расположенным внутри по диаметру и вдоль элемента 33 центральным делителем 38 Делитель 38 установлен таким образом, что между концом делителя 38 и концом 37 элемента 33 сбора энергии остается зазор, а второй конец делителя 38 имеет длину, совпадающую с длиной конца соединительного короба 35. Такая установка делителя позволяет обеспечить возможность протекания энергособирающей жидкости вдоль трубчатого элемента в лротивоположных направлениях на противоположных сторонах делителя. Конец 39 короба 35 частично выступает в коллектор 36. Элемент 33 и короб 35 могут быть выполнены в виде единого изделия Uобразной формы. Конец делителя 38 имеет входное 40 и выходное 41 отверстия, которые расположены на противоположных сторонах коллектора 36 относительно направления потока среды переноса энергии. Среда переноса энергии преимущественно является маслом или любой другой жидкостью, которая может осуществлять сбор тепловой энергии и ее перенос в блок коллектора 36 для соответствующего использования или хранения, Работа устройства для сбора солнечного излучения в соответствии с настоящим изобретением описана далее со ссылкой на фиг.2,3,4,6-11. Солнце в течение дня движется по траектории с востока на запад с возрастающей высотой над уровнем моря от восхода до полудня и со снижающейся высотой над уровнем моря с полудня до захода. Угол возвышения солнца также меняется в записи* мости от сезона года. При этом угол максимального возвышения солниа лотом значительно больше соответствующего угла возвышения зимой. Решетка 1, состоящая из заявляемых устройств 2, устроена таким образом, что плоскости, в которых находятся основные оси 8 первичных концентрирующих блоков 7, содержат изображение солнца, показанное как S на фиг.2, и поддерживают это соотношение относительно солнца путем поворота по мере того, как солнце перемещается от восхода к закату. Угол падения солнечных лучей на измененные полосчатые реф' лекторы 6 изменяется в соответствии со 15 ?7076 временем дня и сезоном года. При этом входящие солнечные лучи, показанные позицией 42, падают на полосчатые рефлекторы 6 и отражаются в виде лучей 43 в направлении вторичного концентрирующего блока 11.Элемент регулирования 28 перемещается в продольном направлении для регулировки положения поворота параболических рефлекторов 19 таким образом, чтобы их основные оси были главным образом параллельны отраженным от полосчатых рефлекторов 6 лучам 43. Лучи, которые попадают в центральную область перзичных концентрирующих блоков 7, непосредственно отражаются на вторичные параболические рефлекторы 19, где они концентрируются на элементе 33 сбора энергии, как видно на фиг. 3 и 4. Лучи, которые встречаются с поверхностью первичного блока 7 вне его центральной области, направляются, по причине параболической конфигурации блока 7, внутрь в сторону вторичного концентрирующего блока 11, при этом лучи пересекаются на линии фокуса 9. Некоторые лучи, которые на фиг.9 и 11 показаны позицией 44, попадая на параболический рефлектор 19, направляются на плоский рефлектор 17 и концентрируются на элементе 33. Другие лучи попадают на противоположные плоские рефлекторы 17 и отражаются на вторичный параболический рефлектор 19, который концентрирует лучи на элементе 33. Другие лучи могут быть отражены от противоположных плоских рефлекторов 17 ранее их концентрации на элементе 33 при помощи параболического рефлектора 19. Указанным образом почти все отраженные лучи 43 и 44 будут уловлены между плоскими рефлекторами 17 и направлены на параболические рефлекторы 19, так что они в результате концентрируются на элементе 33. Для обеспечения максимальной эффективности сбора отраженной энергии угол в между касательной к параболической кривой рефлектора 19 и нижним концом 18 плоского рефлектора 17 не должен быть меньше 90°. В показанном на фиг. 10 построении угол несколько больше 90°. По мере того как рефлектор 19 поворачивается по часовой стрелке в направлении положения, показанного штриховой линией на фиг Л 0, угол G приближается к 90°. Однако, когда этот угол становится равным 90°, как это показано на фиг.10, или меньшим 90°, то нижний конец рефлектора 19 проходит над нижним концом 18 рефлекторов 17. Если конфигураций параболического рефлектора 19 относи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 16 тельно плоских рефлекторов 17 такова, что угол 0 в каком-либо положении, например, в показанном на фиг. 10, становится меньше 90°, то отраженные лучи 43, которые встречаются с параболическим зеркалом 19 ниже его концов, будут отражены позади плоских рефлекторов 19 и, следовательно, не будут концентрироваться на элементе 33. Элемент 33, в соответствии с указанным ранее, содержит среду для передачи энергии, такую как масло, которое будет нагреваться лучами, сконцентрированными на нем. Как указывалось ранее, среда для передачи энергии пропускается через коллектор 36, что достигается, например, при помощи насоса. По меньшей мере часть этого потока будет заходить в соединительный короб 35 с одной из сторон делителя 38 через входное отверстие 40, проходить через элемент 33, изменять направление движения на конце элемента 33 и вытекать наружу через выходное отверстие 41 в коллектор 36 на противоположной стороне делителя 38. В процессе прохождения вдоль элемента 33 на противоположных сторонах делителя 38 масло нагревается и возвращается в нагретом состоянии в коллектор 36. При этом масло может быть подано для образования тепла в используемый вид энергии, например в пар, который используется для вращения турбины. Такие решения хорошо известны. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предлагается система, в которой энергия излучения солнца может быть собрана и сконцентрирована высокоэффективным образом, с возможностью извлечения энергии. Плоские рефлекторы 17 обеспечивают максимальное улавливание энергии солнца и, следовательно, максимальную ее концентрацию на элементе 33 для преобразования в удобный вид энергии. Са^о собой разумеется, что показанный на чертежах и описанный вторичный концентрирующий блок 11 может быть использован с другими первичными концентрирующими блоками. Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изоб~ ретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной здесь формулы изобретения. Так, например, параболические вторичные рефлекторы 19 могут поддерживаться при их повороте относительно линий фокуса любым подходящим способом, причем каж 17 18 27076 дый рефлектор по желанию может настраиваться или регулироваться индивидуально. Само собой разумеется, что концентрирующий блок 7 может быть выполнен в виде параболического желоба или в виде другого аналогичного элемента. Хотя для извлечения сконцентрированной энергии в соответствии с предпочти > / тельным вариантом осуществления настоящего изобретения и была использована среда жидкого типа, протекающая через элемент 33, этот элемент может быть заменен любой альтернативной мишенью, которая может принимать сконцентрированную лучистую энергию и/или преобразовывать полученную энергию в подходящий вид для последующего использования. 1 I s I (• / \ / / / \ f \\ \ 1 • 1 / / 4 *— — ^-* — .{ 27076 о го со 27076 1 1 2 36 J 35 л 43 42 .З 16 32 23 25 15 30 29 27076 40 г 41 4 / 35 38 33. ч' J 41 %r . 6 37 ——\ V 11 36 38 35 27076 9иг. 9 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор А.Маковська Замовлення 550 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Киів-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Ґагаріна, 101

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Appliance for collection of radiant energy

Автори англійською

Yeomans Allan James

Назва патенту російською

Устройство для сбора лучистой энергии

Автори російською

Йеоманс Аллан Джеймс

МПК / Мітки

МПК: F24J 2/06

Мітки: променистої, пристрій, енергії, збору

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/14-27076-pristrijj-dlya-zboru-promenisto-energi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для збору променистої енергії</a>

Подібні патенти