Солнечный нагреватель

(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Автор Северянин Виталий Степанович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Солнечный нагреватель, состоящий из солнечного концентратора и приемника лучистой энергии, отличающийся тем, что солнечные концентраторы изготовлены в виде линз, поверхностями которых являются прозрачные пластмассовые пленки, между поверхностями залита вода, на поверхность снаружи наложены кольца с прижимными винтами, линзы закреплены в каркасе, способном перемещаться вверх - вниз и влево - вправо по вертикальным и горизонтальным дугам, а приемник лучистой энергии выполнен в виде площадки с расположенным над ней бункером.(56) 1. Делягин Г.Н. и др. Теплогенерирующие установки. - М. Стройиздат, 1986. - С. 83,рис. 2.7 (аналог). 2. Алексеев Г.А. Общая теплотехника. - М. Высшая школа, 1980. - С. 384 - 385, рис. 5.50 (прототип). Солнечный нагреватель относится к коммунальной и промышленной теплоэнергетике и может быть использован для высокотемпературного нагрева различных объектов, в частности измельченных пластмассовых бутылок с целью утилизации путем плавления и получения пластмассового литья (строительные элементы, детали машин, аппаратов и т.д.). Известны солнечные нагреватели, в которых используют систему гелиостатов параболических зеркал, имеющих механизм автоматического поворота для непрерывного отражения солнечных лучей на поверхность гелиоприемника 1. Недостаток аналогов высокая стоимость оборудования, очень большая площадь для размещения гелиостатов. Известны также солнечные высокотемпературные нагреватели более компактной компоновки, состоящие из солнечных концентраторов в виде зеркал с системой управления их ориентации и приемника тепла - тигеля для плавки материалов 2. Недостаток прототипа высокая стоимость зеркальных систем, высокие требования к качеству их поверхности и формы. Это затрудняет использование таких нагревателей в условиях Беларуси. Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в том, чтобы недорогим устройством получить максимально высокую температуру, достаточную для плавления материала бутылок, организовать подачу лучистой энергии в массив измельченного материала, обеспечить удаление расплава. Технический результат при этом - создание солнечной плавильной установки, не потребляющей топлива и электроэнергии для основного технологического процесса. Это достигается тем, что солнечный нагреватель, состоящий из солнечных концентраторов и приемника лучистой энергии, имеет солнечные концентраторы в виде линз, поверхности которых изготовлены из прозрачной пластмассы, между поверхностями линз залита вода, на поверхность линз снаружи наложены кольца с прижимными винтами, линзы закреплены в каркасе, способном перемещаться вверх - вниз и влево - вправо по вертикальным и горизонтальным дугам, а приемник лучистой энергии выполнен в виде площадки с расположенным над ней бункером. На чертеже изображена конструктивная схема предлагаемого солнечного нагревателя для плавления измельченных пластмассовых бутылок. Обозначения линза - 1, кольца - 2,винты прижимные - 3, каркас - 4, дуга вертикальная - 5, дуга горизонтальная - 6, двигатели - 7, площадка - 8, бункер - 9, опора - 10. Солнечный нагреватель состоит из основного элемента - линзы (это - рефрактор, в отличие от рефлектора прототипа). Устройство линзы позволяет существенно снизить ее стоимость (ранее из-за этого фактора в солнечных нагревателях использовались исключительно зеркала - или параболические, или составные из многих плоских зеркал). Линза 1 представляет собой две пленки достаточной прочности, например, из полиэтилена, полиуретана, фторопласта, между которыми залита вода (предпочтительно конденсат). Форма поверхностей линзы 1 корректируется и поддерживается кольцами 2, которые могут перемещаться прижимными винтами 3. Последние, а также обод линзы 1 закреплены на пространственном каркасе 4. Каркас 4 своими проушинами соединен с вертикальными дугами 5, которые снизу имеют колеса, катящиеся по горизонтальной дуге 6 (это - например, рельс). Одно из колес снабжено двигателем 7, другой такой же двигатель установлен в верхней части вертикальной дуги 5 на оси, на которой намотан канат, опускающий и поднимающий каркас 4. Эта ось имеет автоматический тормоз. 2 934 Оптическая ось линзы 1 направлена на площадку 8 из огнеупорного темного материала, например из базальта. Форма и другие характеристики ее подбираются по условиям технологии плавления. Аберрация линзы позволяет освещать всю площадку 8 и находящийся над ней столб измельченной пластмассы. Над площадкой 8 установлен бункер 9 с воздушной рубашкой вокруг его стены. Опора 10 служит для установки подшипника наверху и закрепления бункера 9. Линз может быть несколько. Ориентировочные размеры диаметр линзы 25 м размер площадки 0,30,5 м. Работает солнечный нагреватель следующим образом. Линза 1 проверяется на свои оптические характеристики для этого кольцами 2 при помощи прижимных винтов 3 оптический фокус выводится на площадку 8. На солнце линза 1 ориентируется путем перемещения каркаса 4, который своими проушинами скользит по вертикальным дугам 5, при этом вверх каркас поднимается при помощи двигателя 7 наверху дуги 5, вниз - отключением тормоза на оси этого двигателя. В горизонтальной плоскости линза 1 ориентируется перемещением по горизонтальной дуге 6. Двигатели 7 имеют программное управление для слежения за солнцем в течение светового дня в разные месяцы года. Засыпанный в бункер 9 измельченный материал опускается из устья его в виде столба,заполняя пространство между устьем бункера 9 и площадкой 8. Материал интенсивно прогревается солнечными лучами (известно, что достижима температура в несколько тысяч градусов). Так как фокус не обязательно иметь точечный, то требования к форме поверхностей линзы 1 не столь высокие. Теплота нагретого попутно воздуха передается стенкам бункера 9 через воздушную рубашку. При повороте системы каркаса 4 по горизонтали сохраняется расположение фокуса на площадке 8, благодаря опоре 10, имеющей наверху подшипник на оси поворота. Расплав стекает с площадки 8 в специальные формы или лотки. Предполагаемая производительность - 23 тонны в час, по одной линзе. Технико-экономическая эффективность заключается в утилизации больших отходов пластмассы в наиболее благоприятных энергосберегающих условиях для Республики Беларусь. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.