Плівковий концентруючий відбивач

Пленочный концентрирующий отража тель, содержащий полый корпус, на заднем торце которого установлен фланец с откачным патрубком, эластичную полимерную пленку с зеркальной отражающей поверхно стью, закрепленную на переднем горце корпуса, камеру разрежения, образованную в зазору между пленкой и фланцем, систему крепления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он дополнительно содержит пористый опорный элемент со средним размером пор 10-20 мкм и пористостью 30-40%, установленный непосредственно под пленкой и имеющий со стороны пленки асферическую поверхность, выполненный из самотвердеющих жидких смесей на основе гипса или цемента, или гипсо-цемента с размером частиц 20-40 мкм или из самотвердеющих жидких смесей на основе жидкого стекла или этилсиликата, содержащих керамический наполнитель с размером частиц 1-5 мкм, и асферическая поверхность изготовлена с углом раскрытия 180-260°. Изобретение относится к оптике, в частности к пленочным концентрирующим отражателям с асферической отражающей поверхностью, и может быть применено в оптико-механическом приборостроении, а также в гелиотехнике. Известно пленочное зеркало, содержащее полый тороидальный корпус, жесткую заднюю стенку с откачным патрубком, эластичную полимерную пленку с зеркальной отражающей поверхностью, камеру разрежения, образованную в зазоре между пленкой и задней стенкой зеркала, и систему прижимных элементов, обеспечивающую механически прочное и герметичное крепление эластичной отражающей пленки по круговому краю переднего торца корпуса зеркала [1]. Недостатком известной конструкции пленочного зеркала являются низкая эксплуатационная стойкость и малая степень концентрации лучевой энергии, ввиду невозможности придания эластичной отражающей пленке асферической формы (параболоида или эллипсоида вращения) с большой глубиной отражающей поверхности и углом раскрытия более 180°. В основу изобретения положена задача создания пленочного концентрирующего отражателя, имеющего высокую степень концентрации лучистой энергии за счет улучшения его геометрических параметров при сохранении эксплуатационной стойкости. Для решения этой задачи в пленочный концентрирующий отражатель, содержа С > со ю ел О з 13125 ший полый корпус, на заднем торце которого установлен фланец с откачным патрубком еластичную полимерную пленку с зеркальной отражающей поверхностью, за- ' крепленную на переднем торце корпуса, ка- 5 меру разрежения, образованную в зазоре между пленкой и фланцем, и систему крепления, согласно изобретению дополнительно введен пористый опорный элемент со средним размером пор 10-20 мкм и пористо- 10 стью 30-40%, установленный непосредственно под пленкой и имеющий со стороны пленки асферическую поверхность, выполненный из само твердеющих жидких смесей на основе гипса или цемента, или гипсо-це- 15 мента с ра?мером частиц 20-40 мкм или из самотвердеющих жидких смесей на основе жидкого стекла ИЛИ этилсиликата, содержащих керамический наполнитель с размером частиц 1-5 мкм, и асферическая поверхность 20 изготовлена с углом раскрытия 180-260°. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в следующем. В предлагаемом отражателе опорный элемент с 25 асферической поверхностью (параболоид или эллипсоид вращения) любой глубины, радиуса кривизны и с углом раскрытия более 180° получают путем простой заливки форм. При этом достигается максимально-равно- 30 мерная по объему пористость опорного элемента. Последующая сушка и прокаливание изделия не приводят к искажению геометрических размеров поверхности опорного элемента, прилегающей к полимерной пленке. 35 Экспериментально доказано, что для достижения высоких оптических характеристик и обеспечения эксплуатационной стойкости отражателя оптимальными являются общая пористость 30-40% и размер пор 10-20 мкм 40 опорного элемента. В предлагаемом техническом решении указанные параметры достигаются подбором тонких фракций гипса или, в случае применения портландцемента, жидкого стекла и зтилсиликата, добавле- 45 нием к ним пысокодисперс ных керамических наполнителей. Кроме того, введение последних позволяет получить поверхность опорного элемента, контактирующую с полимерной пленкой, высокой 50 чистоты (с шероховатостью 0,07-0,09 мкм), что способствует повышению оптических свойств отражателя, в т.ч. степени концентрации лучистой энергии. Наиболее приемлемыми для изготовления пористых опорных 55 элементов отражателей являются гигроскопичные камнеподобиые материалы, получаемые с использованием известных жидких самогаердеющих составов, в частности гипсовых, цементных и гилсо-цементных жид- . ких смесей. Эти смеси технологичны, недороги, отвердевают за короткое время [3]. При использовании гипса марки Г-5 - Г-25 тонкого помола и белого портландцемента (4) получают качественные опорные элементы с пористостью 30-40% и средним размером пор 10-20 мкм. При этом, благодаря высокой степени белизны (4) получаемого камнеподобного материала, повышается отражающаяся способность отражателя в случае использования частично прозрачных полимерных металлизированных пленок с зеркально отражающей поверхностью. Возможно также применение для изготовления пористых опорных элементов жидких самотвердеющих составов с использованием в качестве вяжущего вещества жидкого стекла и этилсиликата с высокодисперсным порошковым наполнителем в виде порошкообразной окиси алюминия, пылевидного кварца, магнезита, муллита и др. Изготовление при этом пористых камнеподобных материалов на основе жидких самотвердеющих составов производится по известным рецептам и технологии изготовления. Оптимальным для достижения максимальной концентрации лучистой энергии в заданных массо-габаритных характеристиках отражателя является угол раскрытия, равный 180-260° [2]. При углах раскрытия менее 180° степень концентрации лучистой энергии снижается, при углах раскрытия более 260° рост степени концентрации незначителен, но неоправданно возрастает стоимость изготовления отражателя, т к. для малого прироста степени концентрации в этом случае потребуется большой прирост дорогостоящей отражающей поверхности. Пористые опорные элементы из камнеподобных материалов на основе жидких самотвердеющих наливных составов могут также выполняться армированными и с полостями для облегчения конструкции известными методами. Сопоставительный анализ спрототипом показывает, что заявляемый пленочный концентрирующий отражатель отличается введением опорного элемента и выполнением его из гигроскопичного камнеподоОного материала на основе жидких самотвердеющих составов с асферической поверхностью вращения, имеющей большую глубину и угол раскрытия в диапазоне 180-260°. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Таким образом, использование в качестве материала для изготовления пористых опорных элементов пленочных концентрирующих отражателей гигроскопичных камнеподобных материалов на основе жидких 5 13125 fi 1 с ам о тв е рд е ю щ их с ос т ав ов с в ыс ок од ис п ер с н ым ниє по р ис тог о д ис ка 1 0 из гипс а п ро и. !в оке ра м ич ес к им н ап ол ни т ел е м и в ы пол н ен и е д итс я с л еду ю щ им об р азо м. Гото вится вод пас фе р ич еско й по ве рхн ост и в р а щ ен ия с угл о м гипс ова я смесь с соот н ош е ни ем , в кг * ги пс р ас к р ыт и я 18 0- 2 60° п оз в ол я ю т п ол у чать 1.5; вод а - 1. П ос л е тщ ат ел ьн ого пе р еме ш иот раж ат ел и с бол ьш е й гл у б и но й о тр а- 5 ван ия вод ог ипс о ва я с мес ь, им е ю щ ая конс иж а ю щ е й п ов ерх н ос т и, з на чи тел ьн о бол ь ше й с тен ц и ю ж ид ко й с мет ан ы, нан ос итс я тонк им пл о щ а д ь ю о т р а ж а ю щ е й п о в е р х н ос т и в з а(2- 3 м м) с п о ем н а п ол и р о ва н ну ю п ов е рх д ан н ых м ассо-г а ба р ит н ых р аз ме р ах о тр аж а тел я , нос ть фо рмы, име ю щей выпу кл у ю ас ф ерич ечто, п о ср ав не н и ю с пр от от ип ом т ех ж е скую поверхность - негативную по га б а р ит ов и м асс ы , п ов ы ш а ет с т еп е нь ко н - 1 0 отношению к формуемой поверхности, Поц е нт р а ц и и л уч ис то й э не р г ии в 2- 3 р а за п р и сле того, как нанесенный тонкий слой гипса сохр а н ен и и экс пл у ат а ци о н но й с то йк ост и от схватился, производится окончательная зар аж а те л я . Эт о д а е т в оз м ож н ост ь ис п ол ь з о в а т ь ливка гипсовым раствором, имеющим более и с т о ч н и к и и з л у ч е н и я м е н ь ш е й м о щ н ос т и густую консистенцию. Водогипсовое соотп ри з ад а н н о й в ых о д н о й пл о т но - 15 сти ношение в этом случае составляет, в кг: гипс изл у ч ен ия. С д руг ой с то ро н ы, н азв ан н ые в ы ш е - 2, вода -1. После отверждения гипса (через п р е иму щ е с тв а п о зв о л я ю т пр и з а д ан н о й 30 - 40 мин), производится сушка полученст е пе н и к о н ц е нт р а ц и и ум е н ь ш и ть м ас со ных гипсовых дисков с асферической поверга б ар и тн ы е х ар ак т ер ис т ик и от р аж ат ел я. хностью в течение 20-30 ч с постепенным И зо б р е т е ни е п о яс ня е тс я ч е р те ж ом , н а 20 повышением температуры до 50-60°С. Высуко т ор о м п ок аз а н пл е н оч н ы й к о н ц е нт р и ру ю щ ий шенный гипсовый пористый опорный диск от ра ж а тел ь о ра з ре зе. должен иметь белый цэет с коэффициентом П р и м е р . Пл ен о чн ы й ко н це н тр и ру ю щ и й отражения не менее 0,8. от раж ат ел ь с од е рж ит то ро ид ал ьн ы й по л ы й При формовании пористого диска 10 из кор пу с 1, на зад н е й т о р ц е в о й 2 5 жидких самотвердеющих смесей других вип ов е рх н ос т и к о то р о го ви н т ам и 2 з ак р еп л е н дов могут быть также использованы следуюфл а н ец 3. с н аб ж е н н ый о тка чн ы м пат ру бк ом 4, щие известные составы (3), мас.%: с о ед ин е н н ым с ваку у мн ы м н ас ос ом (не 1. Гипс марок Г-5 - Г-25 - 40; кварц пылепок аз а на). Эл ас т ич н ая пол им ер н ая пл е нка 5 с видный КП-2 (размер частиц менее 50 мкм) зе рка л ьн о й от раж а ю щ е й по ве рх н ос т ь ю за 30 50; портландцемент белый - 10; вода (сверх кр еп л е н а по кр уг ов ом у кр а ю пе р ед н ег о то р ц а 100%)-35-36. к о р п у с а 1 п р и п о м о щ и п р и ж и м н о г о кол ь ц а 6, 2. Портландцемент белый - 10; кварц за ж и м н ог о у пру го го эл ем е нт а 7 и кр е пе ж н ог о пылевидный КП-2 - 90; вода (сверх 100%) кол ь ца 8 . В з аз о р е меж д у пол им е рн ой пл е нк ой 10-12. 5 и фл ан ц ем 3 о бр аз ов ан а 35 пол ос ть ка м ер ы 3. Жидкое стекло - 5; кварц пылевидный р аз р еж е ни я 9. В п ол ост и н е п о с р е д с т в е н н о КП-2 - 89; портландцемент белый - 4; едкий п о д о т р а ж а ю щ е й п о л и м е р н о й п л е н к о й 5 натр - 1. р а з м е щ е н п о р и с т ы й оп о р н ый эл ем е нт-д иск 4. Жидкое стекло- 6; квзрц пилевидный 1 0. в ып ол н е нн ы й из г иг р ос ко п ич н ог о КП-2 - 92; портландцемент белый - 2, ка м не п од о б н ог о м а т е ри а 4 0 л а. По рис т ый 5. Жидкое стекло - 6,5; кварц пылевид д ис к 10 с о с т ор о ны п ол им ер н о й п л е н к и ный КП-2 - 93,5. имеет ас ф е р и че с ку ю пов е рх н ос ть 6. Этилси,1икат гидролизованный - 10; (па ра б ол о ид а ил и эл л ипс о ид а вр а щ е н ия) с окись алюминия высокодисперсная (размер у гл о м рас кр ы т ия 2 6 0° . Д ис к 10 у с тан овл е н на частиц менее 5 мкм) - 85; 50%-ный раствор кол ьц ев ом бу рт ике 11, вып ол- 45 ц е н н ом н а триэтаноламина - 5. вну т р е нн е й п о ве рх н ос т и п ер е д н ег о т ор ц а Пористый диск 10 может быть изготовко рп у са 1 по о б р а зу ю щ е й. При эт ом лен из выше перечисленных материалов изпо в ер х н ос ть пе р ед н ег о то р ц а ко рпу с а 1 и кр ая вестными методами [3]. по р ис то г о д ис к а 10 л еж а т в од н ой пл ос к ос т и. Для формирования отражающей поверП о рис т ы й д ис к 1 0 кр еп и тс я с о- 5 0 в м ес т н о с хности, путем изложения на асферическую п ол им е р н о й пл е нк о й 5 сис т е мо й п ри ж им н ых поверхность пористого опорного диска 10 эл е м е нт о в б, 7 и 8 п р и п ом о щ и винт ов 12. полимерной пленки 5 с зеркальной отражаД иск 1 0 и зг о т о вл е н и з г и г ро ск о п ич н ог о ющей поверхностью, производится формокам н еп од о б ног о м ат е ри ал а - ги пс а, пол у ча- 5 5 вание полимерной пленки 5 известным ем ог о с ис п ол ьз ов а н и ем с ам о тв е рд е ю щ е й методом формовки горячим воздухом, при ж ид к ой с мес и на ос но ве ги пс а тонк ог о по мо л а температуре 170±5°С с использованием (ра зм е р час т и ц 2 0-4 0 мкм) ма рк и Г-1 0. шаблона-матрицы [53. Кроме горячей форПор ис тос ть к ам не под о бн ого м а т е р и а л а мовки полимерной пленки могут быть ис3 5 %, с р ед ни й р а зм е р п о р 1 5 м км. Ф о рм ов апользованы методы ее раскроя и последующего склеивания. В качестве отра 13125 *ЛЮЩРЙ полимерной пленки для отражатепои могут быть использованы выпускаемые отечественной промышленностью полиэтилен тирефталатные металлизированные пленки с алюминиевым покрытием. Пленочный концентрирующий отражатель подготавливается к работе следующим образом. Сформованная полимерная пленка 5 укладывается на асферическую поверхность пористого опорного диска 10 и закрепляется в верхней своей части на круговой поверхности переднего торца корпуса 1 с помощью системы прижимных элементов 6, 7, 8 и винтами 12. Затем из полости 9 через патрубок 4 производится откачка воздуха, в результате чего полимерная пленка 5 плотно прижимается к асферической поверхности пористого опорного диска 10, образуя асферическую отражательную поверхность. Работа пленочного концентрирующего отражателя заключается в отражении и концентрации потока излучения, например, светового, падающего на зеркальную поверхность полимерной пленки. Помещение ис 8 точника излучения в фокус отражателя позволяет отражать его с максимальной степенью концентрации лучистой энергии. Благодаря большей глубине отражаю5 щей поверхности, при углах раскрытия 180260°, и оптимальной форме (параболоида или эллипсоида вращения), повышенной площади отражающей поверхности и увеличенному коэффициенту отражения, предла10 гаемое техническое решение позволяет значительно - в 2-3 раза повысить степень концентрации отражения лучистой энергии при сохранении эксплуатационной стойкости. Кроме того, за счет использования не15 дорогих исходных материалов и сравнительно простой технологии изготовления пористых опорных элементов из гигроскопичных камнеподобных материалов, почти на порядок снижается стоимость из20 готовления отражателей. Предлагаемый пленочный концентрирующий отражатель пригоден для промышленного производства, так как технология его изготовления осуществима на серийно 25 выпускаемом оборудовании. 2ZL 2Z*/^ шдумнаму насосу Упорядник Замовлення 4100 Техред М.Моргентал Коректор Н.Король Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагарі на, 101