專利名稱：大面積同時均溫加熱太陽能熱處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱處理裝置，特別是涉及一種太陽能熱處理裝置。
國內、國外至今沒有作為生產(chǎn)設備出售的太陽能熱處理裝置。國內在20世紀80年代華南工學院研制了太陽能熱處理爐，并進行了材料的表面淬火和合金化的實驗[1-3]，但由于該太陽爐集光裝置是剛體的旋轉拋物面鏡，焦點面積有限，不能對工件大面積同時均溫加熱，所以該裝置只是處于實驗室研究階段，不能作為產(chǎn)品出售應用于熱處理生產(chǎn)。國內、國外現(xiàn)有的太陽能熱處理爐，其集光結構是剛體的旋轉拋物面鏡，這種裝置的特點是焦點處溫度很高，但焦點面積小，不能實現(xiàn)對鋼鐵零件大面積同時均溫加熱，無法應用于鋼鐵的大批量熱處理生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種大面積同時均溫加熱太陽能熱處理裝置，利用太陽能對工件的大面積同時均溫加熱，結合工件的平動和轉動，可實現(xiàn)對實際機械零件的熱處理生產(chǎn)使用。
這種大面積同時均溫加熱太陽能熱處理裝置，包括底座8、支架銷軸13、集光器鏡片底架2、連接桿3組成，其特征在于集光器鏡片底架2通過連接桿3和支架銷軸13安裝在底座8的接收器支架10上，底座8可繞其中心軸7旋轉底座8上的減速器5的卷筒6上纏繞鋼絲繩9，鋼絲繩9的另一端系在集光器鏡片底架2上，鋼絲繩9拉動集光器鏡片底架2在豎直面內轉動，安裝在長臂11上的接收器12位于旋轉拋物面的焦點上集光器鏡片底架2上安裝許許多多固定鏡座21形成旋轉拋物面，平面玻璃鏡片1的鏡片托架20由調整螺絲22、銷釘及壓縮彈簧23安裝在固定鏡座21上，接收器12的外表面為金屬外殼15其內襯是絕熱保溫材料16，接收器12與集光器鏡片底架2相對應的側面上依次設置凸透鏡19、凹透鏡18，菲涅爾反射鏡17安裝在工件14的周圍，對于分離結構集光器鏡片底架2可由推動器25沿著與集光器同球心的球面軌道26滑行，集光器鏡片底架2與接收器12可分離設計。
附圖及實施例

圖1為剛性固定結構的大面積同時均溫加熱太陽能熱處理裝置示意2為接收器結構示意3為平面玻璃鏡片和鏡片托架結構示意4為固定鏡座結構示意5為分離結構的大面積同時均溫加熱太陽能熱處理裝置示意1是本發(fā)明公開的一個實施例(見圖1)，針對剛性整體旋轉拋物面鏡面精度高，制作鏡面所需模具加工困難，熱處理時太陽光線聚焦面積小的缺點，本發(fā)明采用將整體旋轉拋物面(或球面)玻璃鏡面分解為許多小平面鏡的新方法。即整個旋轉拋物面(或球面)由許許多多小平面鏡構成。旋轉拋物面的面積就是收集太陽能的面積。每個小平面鏡可在空間移動和轉動，即可進行微量方位調整。這樣避免了制作太陽能熱處理裝置所需的精度極高的曲面鏡面模具，同時，可使聚焦面積按熱處理需要進行擴大，采用合理的透鏡反射鏡系統(tǒng)，使收集的太陽光線照射在工件上，對工件加熱。
太陽能熱處理裝置工作時，由人工用手握住減速器轉動手輪4的手柄(見圖1)，使減速器5工作。減速器聯(lián)接盤有鋼絲繩9的卷筒6，鋼絲繩9另一端系在集光器鏡片底架2上。鋼絲繩9可以拉動集光器鏡片底架2在豎直面內轉動，結合底座8的旋轉使集光器鏡面正好迎著太陽光線，實現(xiàn)人工手動跟蹤太陽。為使整個集光系統(tǒng)呈旋轉拋物面形，可對平面鏡片1進行方位微調。微調時利用調整螺絲22(見圖3、圖4)。三個呈三角形分布的調整螺絲22當擰動距離不同時，可使平面鏡片1的位向發(fā)生任意變化。
調好一個個玻璃鏡片后，就可使整個鏡面呈拋物面形，裝有工件14的接收器12是旋轉拋物面的焦點。當太陽光線由平面鏡1反射入接收器12后，先由凸透鏡19聚焦(見圖2)，使太陽能能量密度增加，再由凹透鏡18適當擴散，以增大對工件14的加熱面積，改變凹透鏡18的發(fā)散面積，可以得到不同的太陽能能量密度和對工件的加熱面積。有一些光線通過凹透鏡后沒有投射在工件上，這些光線由菲涅爾反射鏡17接收并反射在工件上，使太陽光線絕大部分照射在工件上。適當厚度的絕熱保溫材料16，可使爐內保溫，減少熱量損失。待工件溫度達到相變溫度并適當保溫，即可將工件取出冷卻，完成熱處理工藝操作。
本發(fā)明具有同時加熱面積大，加熱溫度均勻，配合工件的平動和轉動即可應用于熱處理生產(chǎn)使用。
由于太陽能是對金屬的高能量密度加熱，所以使用本發(fā)明的設備熱處理后的工件具有高硬度、高耐磨性和高強韌性等優(yōu)點，大大提高了工件的機械性能和使用壽命。
對于重量輕的小型工件，熱處理時，可采用接收器與集光器剛性固定的結構。即隨著集光器跟蹤太陽，接收器內的工件也要同時運動。
對于重量大的工件，由于移動困難，所以必須采用接收器和其內部的工件不移動的結構太陽能集光器為一片片小平面鏡構成的球面，集光器鏡片底架2可由推動器25沿著與集光器同球心的球面軌道26滑行，接收器12與集光器無聯(lián)接，二者處于分離狀態(tài)(見圖5)，熱處理時固定不動的接收器12處于集光器球面的球心位置。實現(xiàn)熱處理時裝有工件的接收器12不再移動的目的。
權利要求
1.一種大面積同時均溫加熱太陽能熱處理裝置，包括底座(8)、支架銷軸(13)、集光器鏡片底架(2)、連接桿(3)組成，其特征在于集光器鏡片底架(2)通過連接桿(3)、支架銷軸(13)安裝在底座(8)的支承架(10)上，底座(8)可繞其中心軸(7)旋轉底座(8)的減速器(5)的卷筒(6)纏繞鋼絲繩(9)，鋼絲繩(9)的另一端系在集光器鏡片底架(2)上，鋼絲繩(9)拉動集光器鏡片底架(2)在豎直面內轉動，安裝在長臂(11)上的接收器(12)位于旋轉拋物面的焦點上。
2.根據(jù)權利要求1所述的大面積同時均溫加熱太陽能熱處理裝置，其特征在于集光器鏡片底架(2)上安裝許許多多固定鏡座(21)形成旋轉拋物面，平面玻璃鏡片(1)的鏡片托架(20)由調整螺絲(22)、銷釘及壓縮彈簧(23)安裝在固定鏡座(21)上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的大面積同時均溫加熱太陽能熱處理裝置，其特征在于固定鏡座(21)上的調整螺絲(22)的螺絲孔呈三角形布置。
4.根據(jù)權利要求1所述的大面積同時均溫加熱太陽能熱處理裝置，其特征在于接收器(12)的外表面為金屬外殼(15)其內襯是絕熱保溫材料(16)，接收器(12)與集光器鏡片底架(2)相對應的側面上依次設置凸透鏡(19)、凹透鏡(18)，菲涅爾反射鏡(17)安裝在工件(14)的周圍。
5.根據(jù)權利要求1所述的大面積同時均溫加熱太陽能熱處理裝置，其特征在于集光器鏡片底架(2)可由推動器(25)沿著與集光器同球心的球面軌道(26)滑行，集光器鏡片底架(2)與接收器(12)可分離設計。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱處理裝置，特別是涉及一種太陽能熱處理裝置。其要點是集光器鏡片底架(2)通過連接桿(3)和支架銷軸(13)安裝在底座(8)的支承架(10)上，底座(8)可繞其中心軸(7)旋轉底座(8)上的減速器(5)的卷筒(6)上纏繞鋼絲繩(9)，鋼絲繩(9)的另一端系在集光器鏡片底架(2)上，鋼絲繩(9)拉動集光鏡片底架2在豎直面內轉動，安裝在長臂(11)上的接收器(12)位于旋轉拋物面的焦點上。本發(fā)明具有同時加熱面積大，加熱溫度均勻，配合工件的平動和轉動即可應用于熱處理生產(chǎn)。
文檔編號F24J2/02GK1399109SQ0212502
公開日2003年2月26日 申請日期2002年6月24日 優(yōu)先權日2002年6月24日
發(fā)明者高殿奎, 孫興明, 白宗復 申請人:燕山大學