Гелиостанция

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Автор Северянин Виталий Степанович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Гелиостанция, состоящая из гелиоконцентратора на подвижной вращающейся платформе, способной поворачивать гелиоконцентратор как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, неподвижного теплоприемника на основании, отличающаяся тем,что на основании установлен соленоид поворота, ось которого касательна платформе,подсоединенный к коробке с противоположной наклонной стороной, в коробке находится шайба, прижатая со стороны открытой части коробки к боковой поверхности платформы и к наклонной стороне коробки пружинами коробки и шайбы, коробка удерживается пружиной соленоида поворота, соленоид поворота подсоединен к электрической сети через реле времени с задатчиком, платформа на своей периферии имеет вертикальный штырь, в плоскости которого на основании смонтированы с возможностью поворота два рычага, их ось подсоединена к соленоиду коррекции, рычаги разведены пружиной рычагов и упираются в два ролика, длина рычагов выбрана так, что при их разведении они не касаются штыря, а при сведении их они попадают на штырь, на каждом рычаге закреплены контакты задатчика, рычаги связаны с коробкой и шайбой кулисой отжатия, платформа и рычаги установлены так, чтобы в момент времени 1200 ч гелиоконцентратор направлен точно на юг при сведенных вместе рычагах, штырь находится в секторе разведенных рычагов, соленоид коррекции подсоединен к электрическим часам. 43112008.04.30 Гелиостанция относится к коммунальной и промышленной теплоэнергетике и может быть использована для производства теплоты или электроэнергии за счет мощного возобновляющегося источника - солнечного излучения. Одним из основных элементов гелиостанций является система наведения гелиоконцентратора на солнце. Известны гелиостанции, в которых слежение за солнцем осуществляется поворотом концентраторов при помощи системы рычагов 1, когда положение отражателей в течение дня регулируется вращением их вокруг осей на шарнирах. Недостаток аналога - малый диапазон регулирования по углам, отсутствие автоматизации (т.е. требуется отдельная автоматическая система), обслуживание только малых мощностей по улавливанию солнечных лучей, низкая точность наведения фокуса на объект воздействия. Известны гелиостанции 2, в которых точное направление гелиоконцентратора на солнце обеспечивается электрическим приводом с автоматическим регулированием его включения и работы. При этом повороты в горизонтальной и вертикальных плоскостях могут производиться отдельными двигателями или одним двигателем, тогда механизмы горизонтального и вертикального поворотов связаны кинематически. Эти гелиостанции содержат, кроме гелиоконцентратора и теплоприемника, электродвигатель поворота, систему передач движения, электропитание из сети, оптические датчики наводки, переключатели. Датчики включают/выключают двигатели в зависимости от положения солнечного датчика в заданном месте, недостаток прототипа, кроме конструктивной сложности и ненадежного действия, заключается в отключении системы слежения при кратковременном и длительном отсутствии солнца (тучи, ночь), что требует сложной временной коррекции механических систем длительная работа электродвигателей в переменном режиме снижает надежность гелиостанции, затруднен возврат оптической системы в исходное состояние. Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, состоит в том,чтобы повысить надежность и упростить систему наведения оси гелиоконцентратора на Солнце путем отказа от вращающихся приводов, применения простых механических передач, использования временной коррекции точности направления на страны света. Технический результат - высокоэффективная гелиостанция повышенной надежности. Это достигается тем, что гелиостанция, содержащая гелиоконцентратор на подвижной вращающейся платформе, способной поворачивать гелиоконцентратор как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, неподвижный теплоприемник, имеет закрепленный на основании соленоид поворота, ось его касательна платформе, сердечник соленоида поворота подсоединен к коробке с противоположной наклонной стороной, в коробке находится шайба, прижатая со стороны открытой части коробки к боковой поверхности платформы и к противоположной наклонной стороне пружинами коробки и шайбы, коробка удерживается пружиной соленоида поворота, соленоид поворота подсоединен к электрической сети через реле времени с задатчиком. Платформа на своей периферии имеет вертикальный штырь, в плоскости которого на основаниизакреплены с возможностью поворота вокруг своей оси два рычага, их ось подсоединена к соленоиду коррекции,рычаги разведены пружиной рычагов и упираются в два ролика. Длина рычагов выбрана так, что при их разведении они касаются штыря, а при сведении их они попадают на штырь. На каждом рычаге закреплены контакты задатчика, платформа и рычаги установлены так, чтобы в момент времени 1200 ч гелиоконцентратор направлен точно на юг при сведенных вместе рычагах. Штырь находится в секторе разведенных рычагов. Рычаги кулисой отжатия связаны шайбой, соленоид коррекции подсоединен к электрическим часам. На чертеже представлена схема гелиостанции фиг. 1 - поперечный разрез станции,фиг. 2 - конструкция привода. Обозначения основание - 1, платформа - 2, стойки - 3, гелиоконцентратор - 4, теплоприемник - 5, соленоид поворота - 6, коробка - 7, шайба - 8, наклонная сторона - 9, открытая часть коробки - 10, пружина коробки - 11, пружина шайбы 12, пружина соленоида поворота - 13, реле - 14, задатчик - 15, штырь - 16, рычаги - 17, соленоид коррекции - 18, пружина рычагов - 19, ролики - 20, контакты - 21, часы - 22, кулиса 2 43112008.04.30 отжатия - 23, механизм поворота гелиоконцентратора в вертикальной плоскости - 24, А сектор раскрытия рычагов 17, ОС - ось гелиоконцентратора, стрелка - вращение платформы за солнцем. Гелиостанция состоит из установленной на основании 1 платформы 2 в виде диска,способного вращаться вокруг своей оси. На платформе имеются стойки 3, несущие гелиоконцентратор 4 (например, многоконусной конструкции), в фокусе которого на колонне установлен теплоприемник 5 (так называемый солнечный котел). На основании 1 закреплен соленоид поворота 6 - электромагнитная катушка с сердечником внутри. Этот сердечник тягой соединен с коробкой 7,внутри которой находится свободноперемещаемая в ней шайба 8. Коробка 7 имеет наклонную стенку 9 и открытую часть коробки 10. Коробка 7 поджата к платформе 2, не касаясь ее благодаря шайбе 8, пружиной коробки 11. Шайба 8 поджата к наклонной стенке 9 и к боковой поверхности платформы 2 пружиной шайбы 12. Пружина соленоида поворота 13 фиксирует коробку 7 прижатием хвостовика сердечника. Катушка соленоида поворота 6 электрически связана с реле 14, питающимся от сети. Для установки времени включения,периода и длительности в сети реле 14 имеется задатчик 15 с ручной установкой и обратной связью от собственных контактов. На периферии платформы 2 вставлен штырь 16. На его уровне, на основании 1, смонтированы рычаги 17, имеющие общую ось, связанную с сердечником соленоида коррекции 18. Рычаги раздвинуты пружиной рычагов 19 и имеют упоры в виде роликов 20. На концах рычагов 17 закреплены контакты 21 обратной связи задатчика 15 (их может быть несколько по длине рычагов, для увеличения точности обратной связи). Гелиостанция подключена к электрическим контактам часов 22. Ось рычагов 17 связана с коробкой 7 кулисой отжатия 23. На стойках 3 смонтирован механизм 24 поворота гелиоконцентратора в вертикальной плоскости, его тяги связаны горизонтальной осью гелиоконцентратора. Механизм 24 представляет собой круговую волнистую поверхность, по которой катится нижний торец тяги, поворачивающей вверх-вниз гелиоконцентратор по заданному закону. Гелиостанция действует следующим образом. На основании 1 вращается платформа 2,стойки 3 поворачивают в горизонтальной плоскости гелиоконцентратор 4, который фиксирует солнечные лучи на неподвижном теплоприемнике 5. В него насосом подается вода,она превращается в пар, который подается в турбину, вращающую электрогенератор (это пример действия гелиостанции в качестве паросиловой установки). Вращение платформы 2 осуществляется импульсами при помощи соленоида поворота 6. При его включении внутрь катушки втягивается сердечник, он тянет коробку 7, которая заклинивает шайбу 8 между наклонной стороной 9 и боковой поверхностью платформы 2 и пружиной шайбы 12, через открытую часть коробки 10, с прижатием пружиной коробки 11(аналог - обгонная муфта). Поэтому движение сердечника передается платформе 2, она поворачивается вокруг своей оси О (здесь - по часовой стрелке). Параметры движения ход сердечника, шайбы, коробки 550 мм, поворот платформы 110, период включения 10 с 5 мин, время включения 0,10,5 сек. Эти параметры обусловлены недопущением схода фокусного пятна с теплоприемника 5 и надежностью работы фрикционных элементов. При отключении соленоида поворота 6 пружина соленоида поворота 13 оттягивает коробку 7 назад (по чертежу - вверх), шайба 8 выходит из зацепления с платформой 2,система возвращается в исходное состояние, готовая к новому включению соленоида поворота. Так осуществляется импульсное (цифровое) движение гелиоконцентратора. Частота включения соленоида поворота 6 должна быть такой, чтобы 1) полный оборот платформы совершался ровно за 24 ч и 2) направление оси гелиоконцентратора точно соответствовало по времени сторонам света (в 1200 ч местного времени точно на юг.). 3 43112008.04.30 Частота задается реле 14 и регулируется задатчиком 15. Точно подобрать частоту выключения соленоида поворота 6 трудно, она может меняться от внешних и внутренних непредвиденных причин, поэтому требуется корректор поворота. В 1200 ч каждые сутки (может быть и другой режим) от электрических часов 22 подается импульс на катушку соленоида коррекции 18, сердечник втягивается по направляющим, оси рычагов 17 движутся к соленоиду коррекции 18, ролики 20 сдвигают рычаги 17,сжимая пружину рычагов 19. Конец одного из рычагов 17 соприкасается со штырем 16 если вращение платформы отстает от графика, штырь 16 в секторе А ближе к верхнему рычагу 17, он его передвигает (по чертежу - по часовой стрелке), линия ОС устанавливается на юг. Если вращение платформы 2 опережает график, штырь 16 находится в секторе А ближе к нижнему рычагу 17, и он передвигает штырь вверх (по чертежу), линия ОС возвращается на юг. Если в этот момент штырь 16 находится строго на радиусе О - ось рычагов 17, коррекция не нужна, рычаги просто сжимаются. После отключения импульса от 22 рычаги расходятся, давая свободный проход штырю 16. Для облегчения поворота платформы 2 во время коррекции кулиса отжатия 23 отводит коробку 7 с шайбой 8 от платформы 2. Если срабатывает верхний рычаг 17, контакт 21 подает сигнал в задатчик 15 реле 14 на увеличение частоты выключения соленоида поворота 6, если нижний - наоборот. Движение гелиоконцентратора 4 в вертикальной плоскости происходит благодаря подъему/опусканию тяги механизма 24 поворота гелиоконцентратора в вертикальной плоскости, движущейся вместе со стойкой 3. Экономический эффект заключается в создании высокоэффективной, простой по конструкции, в изготовлении и эксплуатации солнечной энергетической установки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4