专利名称：大面积同时均温加热太阳能热处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热处理装置，特别是涉及一种太阳能热处理装置。
国内、国外至今没有作为生产设备出售的太阳能热处理装置。国内在20世纪80年代华南工学院研制了太阳能热处理炉，并进行了材料的表面淬火和合金化的实验[1-3]，但由于该太阳炉集光装置是刚体的旋转抛物面镜，焦点面积有限，不能对工件大面积同时均温加热，所以该装置只是处于实验室研究阶段，不能作为产品出售应用于热处理生产。国内、国外现有的太阳能热处理炉，其集光结构是刚体的旋转抛物面镜，这种装置的特点是焦点处温度很高，但焦点面积小，不能实现对钢铁零件大面积同时均温加热，无法应用于钢铁的大批量热处理生产。
本发明的目的在于提供一种大面积同时均温加热太阳能热处理装置，利用太阳能对工件的大面积同时均温加热，结合工件的平动和转动，可实现对实际机械零件的热处理生产使用。
这种大面积同时均温加热太阳能热处理装置，包括底座8、支架销轴13、集光器镜片底架2、连接杆3组成，其特征在于集光器镜片底架2通过连接杆3和支架销轴13安装在底座8的接收器支架10上，底座8可绕其中心轴7旋转底座8上的减速器5的卷筒6上缠绕钢丝绳9，钢丝绳9的另一端系在集光器镜片底架2上，钢丝绳9拉动集光器镜片底架2在竖直面内转动，安装在长臂11上的接收器12位于旋转抛物面的焦点上集光器镜片底架2上安装许许多多固定镜座21形成旋转抛物面，平面玻璃镜片1的镜片托架20由调整螺丝22、销钉及压缩弹簧23安装在固定镜座21上，接收器12的外表面为金属外壳15其内衬是绝热保温材料16，接收器12与集光器镜片底架2相对应的侧面上依次设置凸透镜19、凹透镜18，菲涅尔反射镜17安装在工件14的周围，对于分离结构集光器镜片底架2可由推动器25沿着与集光器同球心的球面轨道26滑行，集光器镜片底架2与接收器12可分离设计。
附图及实施例
图1为刚性固定结构的大面积同时均温加热太阳能热处理装置示意2为接收器结构示意3为平面玻璃镜片和镜片托架结构示意4为固定镜座结构示意5为分离结构的大面积同时均温加热太阳能热处理装置示意1是本发明公开的一个实施例(见图1)，针对刚性整体旋转抛物面镜面精度高，制作镜面所需模具加工困难，热处理时太阳光线聚焦面积小的缺点，本发明采用将整体旋转抛物面(或球面)玻璃镜面分解为许多小平面镜的新方法。即整个旋转抛物面(或球面)由许许多多小平面镜构成。旋转抛物面的面积就是收集太阳能的面积。每个小平面镜可在空间移动和转动，即可进行微量方位调整。这样避免了制作太阳能热处理装置所需的精度极高的曲面镜面模具，同时，可使聚焦面积按热处理需要进行扩大，采用合理的透镜反射镜系统，使收集的太阳光线照射在工件上，对工件加热。
太阳能热处理装置工作时，由人工用手握住减速器转动手轮4的手柄(见图1)，使减速器5工作。减速器联接盘有钢丝绳9的卷筒6，钢丝绳9另一端系在集光器镜片底架2上。钢丝绳9可以拉动集光器镜片底架2在竖直面内转动，结合底座8的旋转使集光器镜面正好迎着太阳光线，实现人工手动跟踪太阳。为使整个集光系统呈旋转抛物面形，可对平面镜片1进行方位微调。微调时利用调整螺丝22(见图3、图4)。三个呈三角形分布的调整螺丝22当拧动距离不同时，可使平面镜片1的位向发生任意变化。
调好一个个玻璃镜片后，就可使整个镜面呈抛物面形，装有工件14的接收器12是旋转抛物面的焦点。当太阳光线由平面镜1反射入接收器12后，先由凸透镜19聚焦(见图2)，使太阳能能量密度增加，再由凹透镜18适当扩散，以增大对工件14的加热面积，改变凹透镜18的发散面积，可以得到不同的太阳能能量密度和对工件的加热面积。有一些光线通过凹透镜后没有投射在工件上，这些光线由菲涅尔反射镜17接收并反射在工件上，使太阳光线绝大部分照射在工件上。适当厚度的绝热保温材料16，可使炉内保温，减少热量损失。待工件温度达到相变温度并适当保温，即可将工件取出冷却，完成热处理工艺操作。
本发明具有同时加热面积大，加热温度均匀，配合工件的平动和转动即可应用于热处理生产使用。
由于太阳能是对金属的高能量密度加热，所以使用本发明的设备热处理后的工件具有高硬度、高耐磨性和高强韧性等优点，大大提高了工件的机械性能和使用寿命。
对于重量轻的小型工件，热处理时，可采用接收器与集光器刚性固定的结构。即随着集光器跟踪太阳，接收器内的工件也要同时运动。
对于重量大的工件，由于移动困难，所以必须采用接收器和其内部的工件不移动的结构太阳能集光器为一片片小平面镜构成的球面，集光器镜片底架2可由推动器25沿着与集光器同球心的球面轨道26滑行，接收器12与集光器无联接，二者处于分离状态(见图5)，热处理时固定不动的接收器12处于集光器球面的球心位置。实现热处理时装有工件的接收器12不再移动的目的。
权利要求
1.一种大面积同时均温加热太阳能热处理装置，包括底座(8)、支架销轴(13)、集光器镜片底架(2)、连接杆(3)组成，其特征在于集光器镜片底架(2)通过连接杆(3)、支架销轴(13)安装在底座(8)的支承架(10)上，底座(8)可绕其中心轴(7)旋转底座(8)的减速器(5)的卷筒(6)缠绕钢丝绳(9)，钢丝绳(9)的另一端系在集光器镜片底架(2)上，钢丝绳(9)拉动集光器镜片底架(2)在竖直面内转动，安装在长臂(11)上的接收器(12)位于旋转抛物面的焦点上。
2.根据权利要求1所述的大面积同时均温加热太阳能热处理装置，其特征在于集光器镜片底架(2)上安装许许多多固定镜座(21)形成旋转抛物面，平面玻璃镜片(1)的镜片托架(20)由调整螺丝(22)、销钉及压缩弹簧(23)安装在固定镜座(21)上。
3.根据权利要求1或2所述的大面积同时均温加热太阳能热处理装置，其特征在于固定镜座(21)上的调整螺丝(22)的螺丝孔呈三角形布置。
4.根据权利要求1所述的大面积同时均温加热太阳能热处理装置，其特征在于接收器(12)的外表面为金属外壳(15)其内衬是绝热保温材料(16)，接收器(12)与集光器镜片底架(2)相对应的侧面上依次设置凸透镜(19)、凹透镜(18)，菲涅尔反射镜(17)安装在工件(14)的周围。
5.根据权利要求1所述的大面积同时均温加热太阳能热处理装置，其特征在于集光器镜片底架(2)可由推动器(25)沿着与集光器同球心的球面轨道(26)滑行，集光器镜片底架(2)与接收器(12)可分离设计。
全文摘要
本发明涉及一种热处理装置，特别是涉及一种太阳能热处理装置。其要点是集光器镜片底架(2)通过连接杆(3)和支架销轴(13)安装在底座(8)的支承架(10)上，底座(8)可绕其中心轴(7)旋转底座(8)上的减速器(5)的卷筒(6)上缠绕钢丝绳(9)，钢丝绳(9)的另一端系在集光器镜片底架(2)上，钢丝绳(9)拉动集光镜片底架2在竖直面内转动，安装在长臂(11)上的接收器(12)位于旋转抛物面的焦点上。本发明具有同时加热面积大，加热温度均匀，配合工件的平动和转动即可应用于热处理生产。
文档编号F24J2/02GK1399109SQ0212502
公开日2003年2月26日 申请日期2002年6月24日 优先权日2002年6月24日
发明者高殿奎, 孙兴明, 白宗复 申请人:燕山大学