ITPI20100128A1

ITPI20100128A1 - DEVICE FOR THE FOCUSING OF SOLAR RAYS REFLECTED BY A FIELD OF MIRRORS, UNDER CONTROL OF A SINGLE CONTROL PLAN

Info

Publication number: ITPI20100128A1
Application number: IT000128A
Authority: IT
Inventors: Gian Piero Becatti
Original assignee: Gian Piero Becatti
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-05-12

Description

DESCRIZIONE dell' invenzione avente per TITOLO DESCRIPTION of the invention having as TITLE

Dispositivo per la focalizzazione dei raggi solari riflessi da un campo di specchi, sotto controllo di un unico piano di comanda. Device for focusing the solar rays reflected by a field of mirrors, under the control of a single command plane.

RIASSUNTO SUMMARY

Il dispositivo in oggetto, proponendosi la localizzazione dai raggi solari incidenti su un campo di specchi servendosi di un unico comando, attua il posizionamento di ogni asse-specchio a metà dell'ar— co di circonf.massima che congiunge la direzione del Sole con quella del Fuoco; essendo quest'ultima un dato costante per ogni specchio e coincidente con un'estremità fissa degli archi, sarà sufficiente un comando unico per tutti gli specchi, che porti un secondo punto degli archi ,di posizione variabile, a coincidere costantem. con la direzione del Sole (dis.l). The device in question, proposing the localization from the solar rays incident on a field of mirrors using a single command, implements the positioning of each mirror-axis in the middle of the maximum circumference arc that joins the direction of the Sun with that of fire; since the latter is a constant datum for each mirror and coincides with a fixed end of the arcs, a single command for all the mirrors will suffice, bringing a second point of the arcs, of variable position, to coincide constant. with the direction of the Sun (dis.l).

Attualmente, per quello che è di mia conoscenza, la raccolta dei raggi salari, per uso termodinamico , a parte alcune rea1izzazioni a stazioni discrete per grandi specchi,è orientata verso l'uso di collettori parabolici lineari che, pur ottenendo risultati notevoli, per loro stessa natura non possono raggiungere alte temperature di esercizio . Currently, as far as I am aware, the collection of salary rays, for thermodynamic use, apart from some realizations at discrete stations for large mirrors, is oriented towards the use of linear parabolic collectors which, while obtaining remarkable results, for them nature itself cannot reach high operating temperatures.

Il metodo di raccolta che può derivare dall'applicazione del dispositivo qui descritto , anche se l imitato a campi di media d imensione , dovrebbe ovviare a questa limitazione per i suoi maggiori valori di concentrazione energetica, che potrebbero anche renderlo adatto ai processi chimici di produzione dell'idrogeno. The collection method that can derive from the application of the device described here, even if imitated in medium-sized fields, should obviate this limitation due to its higher energy concentration values, which could also make it suitable for chemical production processes. hydrogen.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Ci proponiamo di descrivere una soluzione per la concentrazione dei raggi salari riflessi da un campo di specchi su un punto focale ("Fuoco"nel proseguo) posto ad una altezza e posizione, rispetto al campo, di nostra scelta. We propose to describe a solution for the concentration of the salary rays reflected by a field of mirrors on a focal point ("Fire" in the continuation) placed at a height and position, with respect to the field, of our choice.

Ogni elemento del campo specchi è munito del dispositivo in oggetto che ne attua il corretto e continuo posizionamento al variare delle coordinate del Sole, avendo come unici riferimenti, Each element of the mirror field is equipped with the device in question which implements its correct and continuous positioning as the coordinates of the Sun vary, having as the only references,

.1) la direzione dei raggi solari .1) the direction of the sun's rays

2) la direzione del Fuoco su cui concentrare i raggi riflessi. 2) the direction of the Fire on which to concentrate the reflected rays.

Questo secondo dato è, per ciascuno specchio, deducibile dalla sua collocazione nel campo e costituisce il riferimento fisso del dispositivo mentre la direzione dei raggi solari incidenti ne rappresenta i1 da.tCÌ variabi1.e (ma unico per tutti gli specchi). This second datum is, for each mirror, deductible from its location in the field and constitutes the fixed reference of the device while the direction of the incident solar rays represents its variable data (but unique for all the mirrors).

Come si vede dal dis.i che evidenzia la direzione del Fuoco (1), del Sole (2) CÌ dell'asse dello specchio (3), occorre far coincidere quest'ultimo con la bisettrice dell'angolo Sole-Fuoco. As can be seen from the drawing which highlights the direction of Fire (1), of the Sun (2) CÌ of the axis of the mirror (3), it is necessary to make the latter coincide with the bisector of the Sun-Fire angle.

Il dispositivo si propone di riprodurre costantemente questo angolo al variare della,posizione del Sole e di realizzarne il dimezzamento in corrispondenza dell'asse dello specchio avendo come riferimento un piano f isso orizzon tal e { piano di sostegno , descritto a 1 punto 1 ) ed un punto su di esso avente funzione di centro degli angoli (snodo superiore (2) di fiq.2). Gli angoli (4) e (5) sono l'altezza e l'azimut del Fuoco (di valore costante per ogni specchio), gli angoli (6) e (7) quelli relativi al Sole,di valore variabile. The device proposes to constantly reproduce this angle as the position of the Sun varies and to realize its halving in correspondence with the axis of the mirror having as reference a fixed horizontal plane {support plane, described in 1 point 1) and a point on it having the function of center of the angles (upper articulation (2) of fiq.2). The angles (4) and (5) are the height and azimuth of the Fire (of constant value for each mirror), the angles (6) and (7) those relative to the Sun, of variable value.

L.a l inea spessa A--B rappresenta i settori , di cui , ruotanti intorno al fulcro A; essi,variando in lunghezza e posizione si adagieranno sempre sulla immaginaria (8) di cui costituiscono un tratto di circonferenza massima» The thick line A - B represents the sectors, of which, revolving around the fulcrum A; they, varying in length and position, will always rest on the imaginary (8) of which they constitute a stretch of maximum circumference "

Diamo adesso una descrizione delle parti che compongono il dispositivo» Faremo riferimento ai dis.2 e 3 con il suggerimento che è conveniente pre-montare il dispositivo prima del suo collocamento in opera» We now give a description of the parts that make up the device »We will refer to drawings 2 and 3 with the suggestion that it is convenient to pre-assemble the device before its installation"

1- PIANO DI SOSTEGNO e PIAMO DI COMANDO,(9) e <10),entrambi realizzabi l i a mag l ie d i travi , i l primo , fisso , che sostiene tutta la struttura ,i.1 secondo che scorrendo sul precedente in 2 direzioni tra loro ortogonali(E-~W e N-S) attua costantem.il puntamento dell'asta di comando nella direzione del Sole,Gu.l piano di sostegno è fissato,per ogni gruppo-specchio, il 1- SUPPORT PLAN and CONTROL PLAN, (9) and <10), both of which can be made with the beams, the first, fixed, which supports the whole structure, the second that sliding on the previous one in 2 directions between their orthogonal (E- ~ W and N-S) constantly points the control rod in the direction of the Sun, Gu. the support plane is fixed, for each mirror group, the

2- BRACCIO PORTA-FULCRO (3), curvilineo. 2- FULCRUM HOLDER ARM (3), curved.

Questo componente presenta l'asse del foro esistente alla sua estremità superiore in corrispondenza della direzione del Fuoco propria dello specchio cui é destinato. Questo foro costituisce il fulcro di rotazione dei settori curvilinei (archi di circonf.) successivamente descritti, che in tal modo si innoveranno -sulla superficie sferica suddetta This component has the axis of the hole existing at its upper end in correspondence with the direction of the Focus of the mirror for which it is intended. This hole constitutes the fulcrum of rotation of the curvilinear sectors (circumference arcs) described below, which in this way will be innovated on the aforementioned spherical surface.

3- ASTA DI COMANDO , che? si articola in 2 snodi sferici , 1 ' inferiore (1) fissato sul piano di comando (10), il superiore (2) sul piano di sostegno (9),, L'asta è composta di 2 parti,tra loro scorrevoli a cannocchiale :quel la in alto (13) è fissata allo snodo sferico superiore mentre l'altra (12) con la sua estremità inferiore è fissata allo snodo in basso. 3- CONTROL ROD, what? it is articulated in 2 spherical joints, the lower one (1) fixed on the control surface (10), the upper one (2) on the support surface (9). : the one at the top (13) is fixed to the upper ball joint while the other (12) with its lower end is fixed to the joint at the bottom.

Un semplice calcolo trasforma le coordinate solari, note in ogni istante, nell'esatta posizione del p. di comanda (nelle 2 direzioni ortogonali ),al. fine di orientare le aste di tutti gli specchi nella direzione de1 Sole. A simple calculation transforms the solar coordinates, known at any instant, into the exact position of the p. of command (in the 2 orthogonal directions), al. order to orient the rods of all the mirrors in the direction of the Sun.

- COPPIA DI RUOTE DENTATE (4) e (5) tra loro coassiali e solidali, ruotanti su.11'estremità superiore dell'asta (13). - PAIR OF TOOTHED WHEELS (4) and (5) coaxial and integral with each other, rotating on the upper end of the rod (13).

La ruota maggiore (4) ingrana sul The larger wheel (4) meshes with the

5~ SETTORE ESTERNO curvil.(6) (A-B di fig.2),, infulcrato, come precedent .accennato ,al1'estremità superiore del braccio di sostegno (3) e composto da 2 rami paralleli riuniti alle estremità da 2 blocchetti che ne assicurano l'esatta distanza ed entra i quali scorre, con un minima di. gioco, i1 5 ~ CURVED EXTERNAL SECTOR (6) (A-B of fig. 2), pivoted, as previously mentioned, to the upper end of the support arm (3) and composed of 2 parallel branches joined at the ends by 2 blocks which ensure the exact distance and enters which flows, with a minimum of. game, i1

6- SETTORE INTERNO curvil.(7) comandato dalla ruota minore e recante ad una estremità il collo (8) dello specchia il cui asse, come già detto, dovrà sempre coincidere con la bisettrice dell'angolo compreso tra i 2 assi Sole e Fuoco (e quindi,nel dispositivo ,tra l'asta di comando e l'asse del fulcro di rotazione). All'altra estremità una coppia di aste disposte a V (15) lo collega al bordo dello specchio per assicurarne la stabilità. 6- CURVING INTERNAL SECTOR (7) controlled by the smaller wheel and bearing at one end the neck (8) of the mirror whose axis, as already mentioned, must always coincide with the bisector of the angle between the 2 axes Sun and Fire (and therefore, in the device, between the control rod and the axis of the rotation fulcrum). At the other end, a pair of V-shaped rods (15) connects it to the edge of the mirror to ensure its stability.

Entrambi questi settori hanno,dalla stessa, parte dell'insieme, una dentatura atta ad ingranare con le 2 ruote dentate (fig.3): la grande si muove entro il settore esterno,la piccola comanda, il s. interna, come già detto; detto D il diam. primitivo della ruota maggiore , il diam.prim.del 1a piccola è dato da Both these sectors have, on the same side of the whole, a toothing suitable for meshing with the 2 toothed wheels (fig. 3): the large one moves within the external sector, the small one commands, the s. internal, as already mentioned; called D the diam. primitive of the larger wheel, the first diameter of the small one is given by

(D/2 )x(raggia(17 )dent.settore int./raggio (16)dent .settore est.) (D / 2) x (spoke (17) tooth inner sector / radius (16) tooth outer sector)

il gruppo ruote di una certa quantità lungo i settori per inseguire con il suo asse (che ricordiamo essere quello dell'asta dì c.) la posizione del Sole, il settore interno si sposterà nella stessa direzione di una quantità metà. the wheel group of a certain amount along the sectors to follow with its axis (which we remember to be that of the rod of c.) the position of the Sun, the internal sector will move in the same direction by a half quantity.

Quindi, se al premontaggio il collo dello specchio (8) risulterà posizionato al centro dei 2 suddetti assi,tale centratura sarà sempre mantenuta, realizzandosi così lo scopo del dispositivo. Therefore, if upon pre-assembly the neck of the mirror (8) is positioned at the center of the 2 aforesaid axes, this centering will always be maintained, thus fulfilling the purpose of the device.

Infine 2 strisce curvil.(16) fissate sotto i.1 settore esterno servono a compattare il gruppo settori-ruote dentate. Finally, 2 curved strips (16) fixed under the external sector serve to compact the sector-toothed wheel group.

NOTA 1 NOTE 1

La coppia di ruote dentate può essere al1'occorrenza affiancata da una seconda coppia del tutto simile alla precedente, ad essa coassiale ma ingranante dalla parte opposta dei settori; in tal modo, con le 2 coppie ruotanti in senso contrario si può ottenere una doppia spinta simmetrica rispetto all'asse del settore interno (su.cui grava il peso dello specchio). The pair of toothed wheels can, if necessary, be flanked by a second pair entirely similar to the previous one, coaxial with it but meshing on the opposite side of the sectors; in this way, with the 2 pairs rotating in the opposite direction it is possible to obtain a double symmetrical thrust with respect to the axis of the internal sector (on which the weight of the mirror bears).

NOTA 2 NOTE 2

Il dispositivo qui descritto deve evitare 1'interferenza dei 2 assi (le direz.del Sole e del Fuoco non devono cioè sovrapporsi): di conguenza la disposizione più idonea del campo-specchi sarà tutta a Sud della linea E~W passante per la proiezione verticale del Fuoco, ottenendosi cosi una sicura divaricazione delle 2 direzioni, verso il semispazio a Sud per il Sole & verso quello a Nord per il Fuoco. The device described here must avoid the interference of the 2 axes (the directions of the Sun and of the Fire must not overlap): consequently the most suitable arrangement of the mirror-field will be all south of the E ~ W line passing through the projection. vertical of the Fire, thus obtaining a safe divarication of the 2 directions, towards the half-space to the South for the Sun & towards the North for the Fire.

Claims

l ì I I la deil-siegel with respect to the Sun and d @ .l Fire f point of collection by the rays from all the mirrors of the solar field) requisite for the facialization of the rays reflected by a mirror. It consists of a pair of curvilinear sectors (arcs of circumference) sliding one inside the other and with a single rotation fulcrum; while the external sector can only rotate relative of the 2 sectors is caused by 2 coaxial and integral toothed wheels each meshing on one side of its sector (see fia * 2 and 3) and x whose primitive diameters arose such as to cause only one stroke for the internal sector half of that performed by the pair of wheels along the curvilinear axis of the external sector in the same direction. In our application, with the axis of the pair of toothed wheels pointing towards the Sun that of the fulcrum pours the Fire and that of the mirror fixed orthogonally to the internal sector in an appropriate point, we will obtain the quart called all, <'> beginning and that is the focus. of the mirrors 1 he device which permits to center the axis of the mirror in relation to the directions of the Ban and of the Focus (the Focus gathers the beams reflected by all the mirrors of the solar 'field). This is the requisite to focus the beams reflected by a mirror. The device consists of a pair of curvilinear sectors (circle arcs; sliding one inside the other and rotating around a single fixed fulcrum. While the external sector is only able to rotate, the relative movement of the two sectors is produced by two coaxial and integral gears, each engaging only one side of their own sector (see fig. 2 and 3). The pitch diameters of the gears are such as to allow the internal sector a stroke which is only half of that performed by the gear couple, in the same direction ,, along the curvilinear axis of tfte external sector " In our device, with the gear couple axis aimed at Sun, the fulcrum axis aimed at Focus and the axis of the mirror fixed orthogonal ly to the internal sector in a convinient point, we obtained the result mentioned above, i.e. the mirror focussing. Only one trainig control is enough for all the mirrors of the solar field. Sue h result is obtained by the movements; on a horizontal plane of only one rigid surface ,, As a consequence of such movernents, training takes place for all the control rods of the mirrors towards only one direction (the Sun 5 ,, The training towards the sun together with the aim of the fulcrum axis towards the Focus (such aim differs from mirror to mirror, taut it is fixed and therefore easily obtainable when assembling the mirrors) allows, as explained above, the focussing of the whole solar field,