СОЛНЕЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ КОЛЛЕКТОР
SOLAR HEAT COLLECTOR

Изобретение относится к гелиотехнике, а именно к технологическому процессу термообработки бетонных и железобетонных изделий в строительной индустрии, сокращающему сроки набора прочности за счет использования энергии солнца.
Известен солнечный тепловой коллектор (1) с установленным на основании корпусом, имеющим прозрачную крышку и механизм поворота, который выполнен из упругих элементов, гидроцилиндров и емкостей, заполненных легкокипящей жидкостью. Механизм поворота корпуса позволяет менять угол наклона устройства в зависимости от положения солнца, тем самым повышая его энергооблученность. Но при значительной массивности солнечного теплового коллектора, которая достигается расположением в нем строительного изделия для осуществления процесса термообработки или содержанием большого количества нагреваемого теплоносителя, усилие, возникаемое при расширении легкокипящей жидкости, будет недостаточным для поднятия требуемой по положению солнца стороны устройства. Несмотря на имеющийся механизм поворота, конструкция коллектора предполагает его горизонтальное размещение в утренние часы, что существенно снижает эффективность использования солнечной энергии в этот временной интервал. Кроме того, корпус устройства не оборудован автоматическим укрытием из теплоизоляционного материала, сохраняющим его температурный режим в отсутствии солнечного излучения.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков является солнечный тепловой коллектор (2), содержащий корпус, установленный на основании с возможностью поворота. Корпус имеет прозрачные крышки и эластичные уплотнения, размещенные на его боковых стенках. Возможность осуществления поворота позволяет устанавливать устройство в течение светового дня в соответствии с положением солнца, обеспечивая высокую интенсивность его облучения. При значительной массивности устройства, в случае расположения в корпусе строительного изделия для гелиотермообработки, становиться затруднительным слежение за положением солнца, что существенно снижает эффективность теплового процесса. Конструкция коллектора не предусматривает применение тепловой изоляции для укрытия корпуса в ночное время. Поэтому потери в окружающую среду и отсутствие полноценного регулирования энергооблученности снизят температурный режим термообработки, что увеличит срок набора прочности строительного изделия и отразится на его качестве.
Задачей изобретения является повышение эффективности процесса гелиотермообработки строительных изделий за счет увеличения энергооблученности и снижения потерь в окружающую среду.
Эта задача решается тем, что в солнечном тепловом коллекторе, содержащем корпус с прозрачными крышками, расположенный на основании и имеющий на боковых стенках эластичные уплотнения, отличительными от прототипа признаками являются снабжение корпуса укрытием из теплоизоляционного материала и металлических профилей, установленных своими концами с возможностью поворота на цилиндрических патрубках, расположенных на внешних поверхностях боковых стенок корпуса, и на крайних металлических профилях закреплены светочувствительные и металлические пластины, разделенные изоляцией и снабженные реле времени, проводом и упругими элементами, размещенными между металлическими пластинами, а на боковых стенках корпуса эластичные элементы установлены в каналах.
Предлагаемая конструкция солнечного теплового коллектора позволяет достичь более высокой облученности при применении укрытия с отражающим покрытием за счет направления в утренние и вечерние часы попадающей на него солнечной радиации на строительное изделие. Выполнение укрытия из теплоизоляционного материала в ночное время суток, когда верхняя часть корпуса полностью им закрыта, снизит потери в окружающую среду и сохранит необходимый температурный режим строительного изделия. Это позволит сократить срок набора прочности и повысить качество выпускаемой продукции.
На фиг.1 изображен вид сбоку.
На фиг.2 представлен вид сверху.
На фиг.3 показан разрез 1-1.
На фиг.4 изображено на виде сбоку положение укрытия корпуса в ночное время суток.
На фиг.5 представлен фрагмент боковой стенки корпуса с уплотнением канала для прозрачных крышек.
На фиг.6 показано крепление конца профиля на цилиндрическом патрубке.
На фиг.7 - крепление светочувствительной пластины на металлическом профиле.
Корпус 1 солнечного теплового коллектора установлен на основании 2 и имеет прозрачные крышки 3, снабженные эластичными уплотнениями 4. Уплотнения 4 закреплены в каналах 5 на боковых стенках 6 корпуса 1. Корпус 1 и прозрачные крышки 3, в рабочем положении перекрывающие его верхнюю часть 7, образуют герметичную полость 8 длиной и шириной, превышающую размеры помещенного в него строительного изделия 9. Корпус 1 снабжен укрытием 10, выполненным из тонкого теплоизоляционного материала с отражающим покрытием, жестко связанного с металлическими профилями круглого сечения 11. Металлические профили 11 своими концами 12 закреплены с возможностью их поворота на цилиндрических патрубках 13. Цилиндрические патрубки 13 установлены на внешних поверхностях 14 противоположных боковых стенок 6 корпуса 1. На крайних к продольным концам 15 теплоизоляционного материала профилям 11 закреплены светочувствительные 16 и металлические 17 пластины с расположенной между ними изоляцией 18. Светочувствительные пластины 16 связаны с противоположными металлическими пластинами 17 посредством реле времени 19 и провода 20. Между металлическими пластинами 17 расположены упругие элементы 21, которые могут быть выполнены в виде пружин.
Устройство работает следующим образом.
При выключенном реле времени 19 и укрытии 10, смещенном к одной из продольных боковых стенок 6, открывают верхнюю часть корпуса 7, сдвигая по каналам 5 прозрачные крышки 3 к боковым стенкам 6. Чтобы в таком положении устройства сжатые упругие элементы 21 не закрыли теплоизоляционным материалом верхнюю часть корпуса 7, их среднюю часть смещают в любое свободное направление. Это обеспечит их расширение без давления на металлические пластины 17. В открытую полость 8 помещают строительное изделие 9, а затем передвигая по каналам 5 прозрачные крышки 3 закрывают верхнюю часть 7 корпуса 1, изолируя его тем самым от окружающей среды, в том числе и посредством уплотнений 4. Эластичные уплотнения 4 поддерживают требуемую герметичность полости 8, которая необходима для повышения эффективности процесса гелиотермообработки. Верхнюю часть 7 корпуса 1 дополнительно накрывают укрытием 10 из теплоизоляционного материала и включают реле времени 19, которое обеспечивает передачу получаемой на светочувствительной пластине 16 электрической энергии посредством провода 20 на металлическую пластину 17. Под действием электрического тока металлическая пластина 17 создает электромагнитное поле, притягивающее противоположную металлическую пластину 17 и сжимающее за счет этого расположенный между ними упругий элемент 21, которые в свою очередь вызывают вращательное движение концов 12 металлических профилей 11, переходящее в смещение укрытия 10. При смещенном укрытии 10 солнечная радиация, проходя через прозрачные крышки 3, поступает на строительное изделие 9, обеспечивая его нагрев для проведения процесса термообработки.
Возникаемое усилие сжатия в упругом элементе 21 пропорционально подаваемой на металлическую пластину 17 силе тока, которая зависит от интенсивности солнечного облучения светочувствительной пластины 16. Поэтому в утренние и вечерние часы укрытие 10 частично прикрывает устройство, обеспечивая тем самым отражение, попадающего на покрытие теплоизоляционного материала, солнечного излучения на поверхность строительного изделия 9, что дополнительно повышает его температуру.
В полдень при максимальной солнечной радиации будет достигнуто такое сжатие упругих элементов 21, которое полностью откроет верхнюю часть 7 корпуса 1. Реле времени 19, запрограммированное на 13 часов, разомкнет цепь, и упругие элементы 21 в отсутствии электромагнитного поля восстановят положение укрытия 10 над верхней частью 7 корпуса 1. Через несколько мгновений реле времени 19 другой светочувствительной пластины 16 обеспечит подачу электрического тока посредством провода 20 на противоположную металлическую пластину 17. Возникшее электромагнитное поле притянет другую металлическую пластину 17, сжимая упругий элемент 21, и тем самым вызывая вращательное движение концов 12 профилей 11 вокруг патрубков 13, переходящее в смещение укрытия 10 по отношению к верхней части 7 корпуса 1. Верхняя часть 7 корпуса 1 освобождается от укрытия 10 и солнечная радиация беспрепятственно поступает на прозрачные крышки 3 и, пройдя сквозь них, на строительное изделие 9.
В вечернее время, когда интенсивность солнечной радиации будет снижена, воздействие электрического поля будет не столь значительным и упругие элементы 21, восстанавливая свою структуру, обеспечат такое смещение укрытия 10, которое позволит попадающее солнечное излучение на его отражающую поверхность направлять на прозрачные крышки 3 и на строительное изделие 9.
В темное время суток, когда не вырабатывается электрический ток, упругие элементы 21 находятся в исходном растянутом состоянии, поэтому крайние металлические профили 11 раздвинуты и обеспечивают полное укрытие устройства теплоизоляционным материалом. Это способствует сохранению в строительном изделии 9 температурного режима, достигнутого в светлое время суток.
Отражающая поверхность укрытия 10 солнечного теплового коллектора, в утренние и вечерни часы позволяет попадающее на него излучение направить на подвергаемое гелиотермообработке строительное изделие 9 и тем самым повысить его температуру. В ночное время, когда укрытие 10 полностью перекрывает верхнюю часть 7 корпуса 1, предотвращается поступление теплового излучения от нагретого строительного изделия 9 в окружающую среду, что сохраняет его температуру. Достигаемый при этом уровень теплового режима строительного изделия 9 сокращает срок набора прочности и повышает качество продукции.
Источники информации
1. Патент 1332111, МКИ F24J 2/04.
2. Патент 1476270, МКИ F24J 2/04.