Гелиоустановка для испытания материалов

 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к устройствам для испытаний материалов и изделий на светопогодоустойчивость с помощью солнечной радиации Гелиоустановка содержит параболоцилиндрический концентратор 1 солнечного излучения , собранный из плоских зеркал 2, стенд 3 для размещения испытываемых материалов и электронный блок слежения. Дополнительно содержит неподвижные направляющие, установленные на двух пространственных рамах вдоль продольной оси концентратора 1 и имеющие для жесткости пространственную ферму 9. Стенд 3 размещен на тележке, а блок слежения подсоединен к приводу последней . Каркас 1 концентратора установлен на раме 15 с помощью двух шарниров 16. На раме 15 с боковой стороны установлен редуктор 17 с шестерней 2 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)5 F 24 J 2/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844292/06

: (22) 23.05,90 (46) 07.07,92. Ьюл, ¹ 25 (71) Фрунзенский политехнический институт (Ошский вечерний факультет) (72) А. Исманжанов (53) 662.997(088.8) (56) 1.Шермазанян Я. Т., Маркосян М, М„Каэанчян Г, П„Вартанян А. А„Аванян Ю, В„

Нерсисян Т. А, Новые гелиоустановки для ускоренных испытаний материалов, Доклады всесоюзной конференции по использованию солнечной энергии, Ереван, 1969, секция С вЂ” 5, с. 163 — 172.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 1314210, кл, F 24 J 2/42, 1987.

3. Мелкумов А. H.,Òàòåâîñÿí Г, О, Старение иэделий из пластмасс в климатических условиях Узбекистана, Ташкент, Узбекистан, 1975,,с. 179.

4. Авторское свидетельство СССР

N 139513, кл, G 01 Н 17/00, 1961.

5. Патент США N- 2945417, кл. 126 — 270, 1960.

„, Ы„„1746157 А1 (54) ГЕЛИОУСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

МАТЕ РИАЛОВ (57) Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к устройствам для испытаний материалов и иэделий на светопогодоустойчивость с помощью солнечной радиации, Гелиоустановка содержит параболоцилиндрический концентратор 1 солнечного излучения, собранный из плоских зеркал 2, стенд 3 для размещения испытываемых материалов и электронный блок слежения. Дополнительно содержит неподвижные направляющие, установленные на двух пространственных рамах вдол ь продольной оси концентратора 1 и имеющие для жесткости пространственную ферму 9, Стенд 3 размещен на тележке. а блок слежения подсоединен к приводу по- з следней, Каркас 1 концентратора установлен на раме 15 с помощью двух шарниров

16. На раме 15 с боковой стороны установ- С лен редуктор 17 с шестерней. 2 ил.

1746157 .

Изобретение относится к геолиотехнике, в частности к испытаниям материалов и изделий нэ светопогодоустойчивость с помощью солнечного излучения.

Известен ряд гелиоустановок и стендов для ускоренных испытаний материалов и изделий нэ светопогодоустойчивость с помощью сконцентрированного солнечного излучения (1-5).

Большинство геолиоустэновок данного типа выполнены с азимутально-зенитальной системой слежения их концентраторов за Солнцем, В данном случае концентраторы солнечного излучения вместе с неподвижно установленными нэ их фокальной плоскости стендами для испытываемых материалов в процессе слежения совершают движение в двух взаимно перпендикулярных направлениях — по азимуту и зениту (1-4).

Нэ некоторых из подобных гелиоустановок, имеющих экваториальную систему слежения, концентратор солнечного излучения вместе со стендом в процессе слежения за Солнцем вращается вокруг одной эквэториальной оси, угол наклона которой периодически корректируется в соответствии с высотой Солнца в данное время года (1,5).

Так, гелиоустановка для испытания материалов на старение, приведенная в (2), имеет концентратор солнечного излучения, установленный нэ опорах-держателях и совершающий движение в двух взаимно перпендикулярных направлениях — по азимуту и зениту, Вместе с концентратором такое же движение совершает и стенд для размещения испытываемых материалов, жестко связанный с концентратором и установленный на его фокальной плоскости.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемой гелиоустэновке является гелиоустэновка, описанная в (4).

Концентратор этой гелиоустановки состоит из шести плоских зеркал размерами 2 х 1,3 м, установленных попарно нэ трех механически взаимосвязанных тележках-платформах, перемещающихся вместе и одна за другой по двум рельсам, уложенным по окружности радиусом 7 м, в центре которой находится также плоский стенд размером также 2 х 1,3 м для размещения испытываемых материалов.

Таким перемещением тележек-платформ, а также поворотом зеркал вокруг горизонтальной оси осуществляется азимутально-зенитальное слежение зеркал концентратора зэ Солнцем, в результате которого солнечные лучи, отраженные от зеркал, падают на стенд. Стенд жестко связан

50 концентратор; стенд для размещения испытываемых материалов, расположенный на фокальной плоскости концентратора, блок слежения за положением Солнца на небосводе, дополнительно содержит неподвиж55 ную направляющую, ориентированную вдоль продольной оси концентратора и снабженную установленной на ней теле>ккой с приводом, стенд размещен на тележке, а блок слежения подсоединен к приводу последней, при этом концентратор в суточ20

45 с тремя тележкэми посредством рамы из швеллеров и поворачивается вместе с теле>ккэми вокруг вертикальной оси, служащей также и осью вращения тележек с зеркалами.

Недостатком данной гелиоустановки является ее большая материалоемкость, следовательно, большой вес, которая перемещается по рельсам, а также сложная кинематика сле>кения концентратора за Солнцем. К тому же необходимо строить рельсовый путь.

Недостатками указанных гелиоустановок, в том числе гелиоустэновки-прототипа, являются во-первых, сложность их кинематики: в процессе слежения за Солнцем необходимо перемещать весь концентратор со стендом, установленным Hà его фокальной плоскости, с их общей массой, превышающей несколько сот килограммов, э то и более тонны, что требует ьыполнения осей вращения, редукторов и держателей-платформ, оснований массивными с учетом их устойчивости при ветрах, э также использовать электродвигатели с достаточно большой мощностью; во-вторых стенды с испытываемыми материалами 80 время испытэний располагаются на высоте в несколько метров (фокусное расстояние концентраторов колеблется от 1,5 до 4 м), и чтобы снять или устанавливать на них материалы, необходимо останавливать гелиоустэновку, т. е. прервать процесс испытаний, опустить стенд до уровня досягаемости оперэтора путем поворота концентрэтора или подняться до уровня досягаемости стенда, используя стремянки или передвижные подмостки, что требует определенных затрат времени и труда.

Целью изобретения является уменьшение материало- и энергоемкости гелиоустановок путем упрощения кинематики и уменьшения массы движущихся частей и улучшение эргономических покэзэтелей— сделать удобным доступ к испытываемым материалам, позволяющим оперативное их снятие со стенда, а также повторную установку без изменения положения концентратора, не прерывая процесс испытаний, Цель достигается тем-, что гелиоустановка, содержащая параболоцилиндрический

1746157 ный рабочий период выполнен неподвижным.

Предлагаемая гелиоустановка, изображенная на фиг, 1 и 2. содержит параболоци- 5 линдрический каркас 1 концентратора солнечного излучения, на котором установлены плоские зеркала 2 длинами, равными длине каркаса концентратора. Стенд 3 для размещения испытываемых материалов 4 10 установлен на тележке 5 с четырьмя роликами 6, перемещающейся вдоль направляющих 7, имеющих радиус кривизны, равный фокусному расстоянию концентратора, а также длины, в 3 — 3,5 раза превосходящие 15 длину стенда 3. Линейные размеры стенда

3 примерно равны размерам единичных зеркал. Направляющие 7 установлены на двух пространственных рамах 8 вдоль продольной оси параболоцилиндического кон- 20 центратора так, что стенд 3 при любом своем положении вдоль этих направляющих

7 находится на фокальной плоскости концентратора. Направляющие 7 для жесткости имеют пространственную ферму 9. 25

Тележка 5, имеет редуктор 10 и электродвигатель 11, который соединен с электронным блоком слежения за Солнцем (на фигурах не показан) электрическим кабелем 12, намотанным B виде колец и подвешенным на 30 трубчатом держателе 13. На стенде 3 расположен фотоэлектрический датчик 14 положения, соединенный с электронным блоком слежения. Каркас 1 концентратора установлен на раме 15 с помощью двух шарниров 35

16, проходящих через центр тяжести (мнимую ось) концентратора со стендом. На той же раме 15 с боковой стороны установлен редуктор 17 с шестерней 18, имеющий контакт с зубчатой рейкой 19, прикрепленной к ниж- 40 ней стороне образующей каркаса 1 концентратора.

Гелиоустановка работает следующим образом.

Перед началом испытаний гелиоустановка на месте эксплуатации устанавливается так, что продольная ось концентратора параллельна ходу движения Солнца на небосклоне, Затем с помощью редуктора 17 вручную концентратор поворачивают вокруг шарниров 16 и настраивают на высоту

Солнца в данное время года, При этом поперечная ось концентратора направлена на

Солнце параллельно солнечным лучам, Дальнейшую корректировку ориентации концентратора на Солнце можно производить через каждые 3 — 5 дн. При этом независимо от положения Солнца на небосклоне в течение дня солнечные лучи, отражаясь от плоских зеркал 2 концентратора, концентрируются с равномерной плотностью на определенном участке фокальной плоскости концентратора, соответствующем углу падения солнечного излучения на концентра-тор(например, при угле падения солнечного излучения, равном а, солнечные лучи от зеркал падают на отрезок АВ фокальной плоскости концентратора).

По мере движения Солнца по небосклону угол а меняется. Соответственно меняется и положение отрезка АВ на фокальной плоскости концентратора. Так, в астрономи- ческий полдень угол а = 90 и стенд занимает положение прямо над концентратором, соответствующее положению фокального пятна в это время, Редуктор 10 с помощью электродвигателя 11, который приводится во вращение по сигналу из блока слежения, работающего в свою очередь по сигналу из датчика 14 положения, передвигает тележку 5 так, чтобы стенд 3, установленный на ней, все время находится на фокальном пятне концентратора.

Зеркала концентратора имеют некоторый запас в ширину и длину для компенсации смещения некоторой части стенда от фокальной плоскости из-за его плоской формы.

Таким образом, в течение светового дня стенд 3 совершает движение с правых концов направляющих 7 (утреннее положение стенда) до их левых концов (вечернее положение стенда) со скоростью, равной скорости скольжения фокального пятна концентратора вдоль ее фокальной плоскости.

После захода Солнца тележка 5 со стендом

3 автоматически возвращаются в исходное положение и гелиоустановка автоматически отключается, С восходом Солнца гелиоустановка автоматически включается и испытания могут быть продолжены, Предлагаемая гепиоустановка имеет существенно упрощенную кинематику и меньший вес движущихся частей, В сущности, перемещается только тележка со стендом.

Bñå остальные части, не считая периодическую корректировку угла наклона концентратора, находятся В покое.

Тележка со стендом имеют относительно небольшой вес и легко перемещаются с помощью небольшого редуктора и маломощного электродвигателя.

Конструкция рамы-основания, удерживающего концентратор, проста и существенно менее материалоемка, чем аналогичные узлы других подобных гелиоустановок. Концентратор на этих рамах устанавливается на небольшой высоте от земли (20-30 см). При

1746157

Составитель В,Савенков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор П.Гереши

Редактор Т, Юрчикова

Заказ 2384 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101 фокусном расстоянии концентратора в 1,5 — 2 м стенд гелиоустановки находится в пределах досягаемости оператора и испытываемые материалы легко могут быть сняты и установлены без остановки гелиоустановки, без перерывов в ее работе, что создает удобства в работе оператору.

В.совокупности указанные преимущества предлагаемой гелиоустановки позволяют сэкономить материальные и трудовые ресурсы, повысить эффективность процессов испытаний.

Формула изобретения

Гелиоустановка для испытания материалов, содержащая параболоцилиндрический концентратор. стенд для размещения испытываемых материалов, расположенный в фокальной плоскости концентратора, блок слежения за положением Солнца на небосво5 де, отличающаяся тем, что. с целью снижения материало- и энергоемкости., а также упрощения процесса эксплуатации, она дополнительно содержит неподвижную направляющую, ориентированную вдоль про10 дольной оси концентратора и снабженную установленной на ней тележкой с приводом, стенд размещен на тележке, а блок слежения подсоединен к приводу последней, при этом концентратор в суточный рабочий период вы15 полнен неподвижным.