专利名称:大反射角组合式太阳灶的制作方法
本实用新型涉及一种改进型的太阳灶。现有的太阳灶，大多数是利用小于45度的小反射角抛物面式太阳灶。这种太阳灶呈上聚焦点，人们操作不便；抛物面的半径限制在人的手臂长度范围内，从而限制了太阳灶的收集光面积，热效率不高，只在有限的季节和地点使用。
本实用新型参考了《太阳能工程》(A、A、M、赛义夫编，科学出版社1984年2月出版)一书，并通过黑龙江省专利服务中心对Derwent世界专利文献1963年至1983年进行计算机检索；1984年至目前人工检索，未发现与该题完全相同的专利文献(附检索报告一份)。
本实用新型所要实现的目的是用大于45度反射角的镜片组合形式来改变以往的小于45度反射角抛物面形式，用以扩大收集太阳光的面积，提高热效率；改变聚焦点方向，方便操作；实现四季南北方皆可使用的太阳灶；并为其它太阳能收集装置提供可行的新的结构和方法。
本实用新型的特点是反射镜整体是由数级若干块梯型反射镜片在45度至90度的反射角范围内以梯级形式竖立组合在中心接收器的周围，各级镜片所处的位置是经过计算选择的最佳位置。下面结合附图进一步说明图1是本实用新型的侧视图。视片(1)是用镜片或其它反射体固定联结在框架(2)上；框架(2)固定在支撑杆(3)上；支撑杆(3)固定在热效率接收器架(5)上(接收器架(5)是一个方型铸铁空心集热块)，并能在调整器(6)的作用下作俯仰角运动；接收器架(5)的下部用轴杆(13)连接在转向盘座(7)上；转向盘座(7)由三角支架(8)固定联接，当把反射镜整体迎向太阳时，太阳的直射光线(10)通过各级镜片的入射窗口(9)到达反射镜片(1)，然后被反射到中心接收器(4)上，反射镜整体要在人工作用下手动操纵调整器(6)(安装自动跟踪系统效果更好)以每隔相应时间频率跟踪太阳。
图2是5米直径太阳灶的俯视图。为降低聚焦点高度和作接近接收器操作，将直径5米的圆面积去掉三分之一扇面积，使聚焦点高度限制在距地面1.2米和使接收器有一定的暴露面。
图3是图2A－A点的剖视图，图中显示出各级镜片所处位置和角度，这些位置和角度是经过计算选择的，镜片之间互不摭挡入射和反射光线。下面结合图3进一步说明计算方法。
镜片安装角度及位置的计算第一镜片的位置应选在离聚焦点中心线的最远处(2500毫米处)原因是可充分利用外圆空间来组合镜片。用X代表镜片每个结点与y轴的距离，用y代表镜片每个结点与X轴的高度，其组合如图(1)。
1、镜片 2、上边缘 3、下边缘 4、反射线 5、入射线图(1)
为使光焦点集中在中心接收器上，镜片面积限制在400毫米×300毫米，因为中心接收器一般在300毫米直径之内。为此，设第一镜片与y轴的投影高度为300毫米。
(1)求∠β1a)求∠θ1已知y1＝300 X1＝2500tgθn＝ (y)/(X) n ∠θn＝arctg (y)/(X) n式中∠θ——反射光线与X轴的夹角y——第一级镜片与y轴的投影高X——太阳灶半径长tgθ1＝ 300/2500 ＝0.12 ∠θ1＝6°51′b)求∠β1已知∠θ1＝6°51′∠βn＝∠an＝ (90+∠6n)/2式中n－－级数∠β——镜片与灶水平面的夹角∠a——反射角∠β1＝∠α1＝ (90°＋6°51′)/2 ＝48°25′
1.镜片 2.上边缘 3.下边缘 4.反射线 5.入射线图(2)(2)求A1H1a)求A1已知上y＝300 下y＝0An＝ (上yn-下yn)/(tgβn)式中n－－级数A－－收集光面宽A1＝ (上y1-下y1)/(tgβ1) ＝ (300－0)/1.1270 ＝266
图(3)b)求H1Hn＝ (上yn-下yn)/(sinβn)式中n——级数H——镜片高度H1＝ (上y1-下y1)/(sinβ1) ＝ (300－0)/0.74799 ＝400(3)求∠β2为简化计算把tgθ1做为系数a)求∠θ2已知y1＝300 X1＝2500tgθ2＝ (y1)/(x1) ×2＝ 300/2500 ×2＝0.24 ∠θ2＝13°30′b)求∠β2已知∠θ2＝13°30′∠β2＝∠α2＝ (90°+∠θ2)/2 ＝ (90°＋13°30′)/2 ＝51°45′
(4)求上X2下X1上y2下y2a)求下X1已知上X1＝2500 A1＝266下Xn＝上Xn－An式中n——级数An——镜片收集光面宽度下X1＝上X1－A1＝2500－266＝2234b)求上X2上Xn＝下Xn－1式中n——级数上X——镜片上边缘距中心线的长下X——镜片下边缘距中心线的长上X2＝下X2－1＝下X1＝2234C)求下y2C)求上y2已知上X2＝2234 tgθ2＝0.24上yn＝上Xn·tgθn式中n——级数上y－－镜片上边缘高度上y2＝上X2×tgθ2＝2234×0.24＝536d)求下y2已知上X2＝2234 上y2＝536
式中n－－级数下y——镜片下边缘的高度下y2=上X2－上y2tgβ2Ctgθ2—1-Ctgβ2=2234-5361.26858.3244-0.7853=240]]>
(5)求A2H2图(4)a)求A2已知上y2＝536 下y2＝240A2＝ (上y2-下y2)/(tgβ2) ＝ (536－240)/1.2685 ＝233b)求H2H2＝ (上y2-下y2)/(sinβ2) ＝ (536－240)/0.7853 ＝376以下各镜片的求算程序与前同。具体数字见计算表
权利要求
一个由反射镜片(或其它反射体)、支撑架、框架、支撑杆、接收器架、转向盘座和调整器组成的组合式太阳灶，其特征在于反射镜阵列是由数级若干块梯形反射镜以环型梯级结构组成，反射镜阵列上的各级镜片以45度至90度的反射角围绕中心接收器安装在框架上。所处的位置和角度是经过计算选择的最佳位置，其计算公式是(1)∠βn=∠an= (90+∠θn)/2式中n-为级数∠β-镜片与灶水平面的夹角∠α-反射角(2)tgθn＝ (y)/(x) n ∠θn＝arctg (y)/(x) n式中∠θ——反射光线与X轴的夹角y——第一级镜片与y轴的投影高X——太阳灶半径长(3)上Xn＝下Xn－1式中n——级数上X——镜片上边缘距中心线的长下X——镜片下边缘距中心线的长(4)下Xn＝上Xn－An式中n——级数An——镜片收集光面宽度(5)上yn＝上Xn·tgθn式中n——级数上y－－镜片上边缘高度(6)
式中n－－级数下y——镜片下边缘的高度(7)An＝ (上yn-下yn)/(tgβn)式中n－－级数A－－收集光面宽(8)Hn＝ (上yn-下yn)/(sinβn)式中n——级数H——镜片高度
专利摘要
本实用新型提供了一种大反射角组合式太阳灶。该灶的特点是镜片阵列是由数级若干块梯形反射镜组成，镜片阵列上的镜片以45度至90度的反射角围绕中心接收器安装在框架上，各级镜片所处的位置和反射角度是经过计算选择的最佳位置和角度。具有不受直径大小限制，可根据需要制成不同收集光面积的太阳灶。
文档编号F24J2/02GK87200194SQ87200194
公开日1988年3月2日 申请日期1987年1月7日
发明者马云刚 申请人:马云刚导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan