CN100523643C - 转换太阳热的成套装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转换太阳热的成套装置，该成套装置包括集热装置和传输管组件，以及跟踪装置，其中，集热装置设置有抛物面式的聚光板和安装在聚光板前部的反射聚光区的吸热管，跟踪装置包括致动组件和电控单元。吸热管兼作支撑轴，当吸热管动作时，即可带动壳体动作，这种驱动方式相对于直接驱动壳体的方式的结构简单，制作成本的较低，且集热装置中的壳体在吸热管的驱动下可沿着二维方向转动，以保证透光面能与太阳光垂直，让其吸收更多的光子。

Description

转换太阳热的成套装置
技术领域：
本发明涉及一种将太阳能转换成热能或电能的成套装置，具体地说是涉及一种转换太阳热的成套装置。
背景技术：
太阳负载着取之不尽、用之不竭的能量，是自然界中最大的无污染的一次能源，同时又是可再生能源。人类对太阳能的利用己日益广泛，特别是在近10多年来，太阳能动力装置己被广泛地应用于发电、取暖、供水等诸领域，且在这些领域中，太阳能的利用已开始进入实用阶段。但，由于太阳是以光直接辐射和天空散射辐射的方式释放能量，其能流的密度较低，且能量因时因地而变化，所以，即便太阳能利用已经进入实用阶段也存在许多问题，这些问题主要集中表现在集热装置的结构和跟踪方式的选择这两个方面。
现有的集热装置包括热管、平面式换能装置和抛物面式聚光装置。所谓热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它包括全封闭的其内设置有传热工质的真空管，以通过真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，虽然热管具有良好的导热性能和远距离传热等优点，但由于太阳能的能流密度低，而热管接收太阳能的面积较小，即便其采用成排的热管，其吸收的能量也相对较少；平面式换能装置是以平面板获取太阳能为特征的装置，该种装置要想将工质加热到较高温度，需要附加有能量转换部件，致使其制作成本较高，同时，对于获取相同数量的太阳光子的抛物面式聚光装置而言，其体积较大；抛物面式聚光装置，如中国专利1049276C号授权公告的名称为“一种免动跟踪太阳能聚能器”就是一个具体例子。该聚能器采用一个抛物面式的反光镜和安装在该反光镜聚光区域的圆柱形换能器件，它是利用反光镜聚集太阳能的方式对换能器件加热，所以，相对于热管和平面式换能装置在相同的占地面积内能够获取更多的太阳能，然而，抛物面形的反光镜至少应该保证其不会发生漫反射，所以要求其表面光滑，而对于制作面积较大且光滑的抛物面，现有技术是非常困难的；另外，因该聚能器的反光镜裸露在外，易受到灰尘粒子和雨水等侵蚀而被污染，当其被污染后会直接影响其对换能器件加热。
因太阳光是随时间变化的，设置跟踪装置的目的是想使聚光装置尽量保持与太阳光线垂直，以使其获得更多的光子。然而，由于跟踪装置在工作过程中，采用使聚光装置完成上下和/或左右移动的方式满足于其与太阳光线垂直，而聚光装置移动必然会带动与其相连接的用于传送被加热工质的管件动作，在通常情况下，聚光装置中输送工质的管件较长，而跟踪装置带动聚光装置连同较长管件一起移动是很困难的，故现有技术通常采用由橡胶或类似材料制成的可方便弯曲的柔性管作为输送工质的管件，但这类材料制成的管件耐老化程度相当差，而管件损坏会直接影响整个集热装置的使用寿命。
发明内容：
本发明的任务是提供一种利用支撑轴转动的方式跟踪太阳光以解决制作和跟踪困难等问题的转换太阳热的成套装置。
本发明所提出的转换太阳热的成套装置，包括集热装置，该集热装置具有带透光面的壳体，该壳体内且与透光面相对的面设置有抛物面式的聚光板和安装在聚光板前部的反射聚光区的吸热管，该吸热管的两端延伸出壳体并兼作支撑轴；传输管组件，其包括安装在吸热管一端的第一传输管件和安装在吸热管另一端的第二传输管件，以及限定第一传输管件位置的固定支撑组件和第二传输管件的活动支撑组件；跟踪装置，其包括能使活动支撑组件动作并带动第二传输管件向上或向下移动的致动组件和控制致动组件动作的电控单元。
所述第一传输管件和第二传输管件之间设置有至少一个集热装置。所述第二传输管件的一端设置有弯曲的随动臂，该随动臂的两端和中部区域分别设置有活动连接部。
所述壳体与透光面相对的面是由板件构成的抛物面，在该抛物面上安装有表面镀镍或铬的块状薄铜板并通过组合的方式构成的聚光板。所述壳体与第一传输管件相邻的横边设置有径向向外延伸的用于保护透光面的突沿，且在壳体的周边还设置有保温层。
所述活动支撑组件包括至少两个下支撑件和活动安装在下支撑件上的且由枢轴连接的两个连动板件，在每一个连动板件远离枢轴的一端设置有通槽，以及安装在通槽部位的滑动块，在该滑动块上设置有与朝向通槽方向的且带有内螺纹的通孔。
所述致动组件包括电机和与该电机输出轴相连接的带有外螺纹的传动杆件，以及安装在两个连动板件之间且与传动杆件的外螺纹相啮合的由夹持件限定的齿轮，在齿轮的中部设置有延伸至滑动块通孔内的螺杆。所述致动组件还包括延伸出壳体端部的螺盘和与该螺盘相啮合的主动齿轮，且使主动齿轮与电机的输出轴相固接。
所述第二传输管件且远离随动臂端还安装有与其相连通的储液装置，储液装置的下方设置有两根与第二传输管件相连通的管件，且在每一根管件上安装有水泵，而在储液装置的上方设置有排气管件。
本发明提出的转换太阳热的成套装置中，集热装置采用的吸热管兼作支撑轴，当吸热管动作时，即可带动壳体动作，这种驱动方式比直接驱动壳体的方式结构简单，制作的成本较低；同时第二传输管件端部设置的弯曲的随动臂可使其限定集热装置部分动作，而其它部分不随之动作，所以，第二传输管件可采用刚性管件，进而可大大延长该成套装置的使用寿命；另外，壳体在吸热管的驱动下可沿着二维方向转动，以保证透光面能与太阳光垂直，让其吸收更多的光子，在壳体上设置的突沿可有效地防止透光面被冰雹等损坏，而其周边设置的保温层可防止所吸收的能量散失。
附图说明：
附图1是本发明所提出的转换太阳热的成套装置一个实施例的外观结构示意图；
附图2是图1中壳体1的另一个实施例的外观结构示意图。
具体实施方式：
参见图1和图2，这两个附图给出本发明所提出的转换太阳热的成套装置一个实施例的外观结构。该成套装置主要包括集热装置、传输管组件和跟踪装置这三部分。其中，集热装置包括壳体1和吸热管2；传输管组件包括第一传输管件3和第二传输管件4；跟踪装置包括活动支撑组件5、固定支撑组件6、致动组件7和储液装置8。
本实施例中给出的壳体1具有一个矩形框11和分别用于封闭该矩形框11前面的透光面12及后面的抛物面式的聚光板13，其中，所述透光面12是由玻璃或塑料等透明材料制成的与矩形框11周边相对应的平面板件；聚光板13是由表面镀镍或铬的块状薄铜板组合并通过粘贴或镶嵌在壳体1的抛物面上的方式构成，而壳体1的抛物面可由薄板直接弯曲形成，也可将壳体1用于安装聚光板13的面通过机械切削的方式制成。由于集热装置是裸露在外的部件，其透光面12在受到冰雹等固体物的击打下容易损坏，壳体1并与第一传输管件3相邻的横边设置有径向向外延伸的用于保护透光面12的突沿14。为使太阳能不散失，在壳体1的周边还设置有保温层(图中没有给出)。吸热管2是用于吸收太阳热的部件，该吸热管2是由两端变细的管件构成，它被安装在该壳体1的聚光板13前部的反射聚光区部位，且吸热管2两端变细部位延伸出壳体1，吸热管2可兼作支撑轴。
第一传输管件3和第二传输管件4分别安装在吸热管2的两端，且分别与吸热管2相连通。在第一传输管件3和第二传输管件4之间可以根据需要设置集热装置数量，本实施例中给出的是五个集热装置的结构。第一传输管件3的位置是由固定支撑组件6来限定，而第二传输管件4的位置是由活动支撑组件5来限定。第二传输管件4分为限定集热装置部分43和远距离传输部分44，在两部分43和44之间设置有弯曲的随动臂41，随动臂41是通过安装在两端和中部区域的活动连接部42连接的，当限定集热装置部分43上下移动时，活动连接部42可以保证远距离传输部分44保持静止，所以，该第二传输管件4可以采用刚性管件制作，以提高其使用寿命。在第二传输管件4的远距离传输部分44的适当位置还安装有储液装置8，储液装置8包括一个罐体85和设置在该罐体85上部的放气管件86，以及安装在其下部的回流管件81和输出管件82，且在回流管件81和输出管件82上分别安装有水泵83和84。当太阳光线较弱或无太阳光线且环境温度较低时，可将传输管组件内的液体通过回流管件81上的水泵83抽吸到储液装置8内，待太阳光线较强时，再将储液装置8内的液体通过输出管件82上的水泵84输出到传输管组件中。
活动支撑组件5包括两个间隔一定距离的下支撑件51和安装在下支撑件51上的且由枢轴52连接的两个连动板件53，在每一个连动板件53远离枢轴52的一端设置有通槽54，在通槽54部位安装有滑动块55，在滑动块55上设置有与通槽54方向相对应的且带有内螺纹的通孔。致动组件7包括电机71和与该电机71的输出轴相连接的传动杆件72，该传动杆件72的两端分别设置有外螺纹，每一段外螺纹分别与一个齿轮73相啮合，齿轮73由夹持件78固定，该齿轮73的轴心部位安装有一个穿过滑动块55的通孔及两个连动板件53的通槽54的螺杆74。当电机71转动时，通过传动杆件72带动齿轮73转动，且使设置在齿轮73轴心部的螺杆74转动，螺杆74转动迫使滑动块55沿着通槽54的轴向滑动，从而使两个连动板件53完成开合动作，以带动第二传输管件4向上或向下移动，在第二传输管件4移动的同时使集热装置完成向上或向下转动。电机71转动受控于电控单元，该电控单元可以根据太阳光线角度的变化来控制电机71转动的速度，由于电控单元属于现有技术，故本实施例中没有给出具体结构。
致动组件7还包括安装在第一传输管件3端部的电机75，在电机75的输出轴上安装有一个主动齿轮76，该主动齿轮76与设置在壳体1上的起减速作用的螺盘77相啮合。当电机75转动时，即可通过主动齿轮76带动螺盘77转动，再通过螺盘77带壳体1转动。对于多个集热装置来说，可以在每一个集热装置的吸热管2上安装有一个固定的杆件和将杆件结合在一起的连动杆79，以保证多个集热装置可以同步转动。

Claims (10)

1、转换太阳热的成套装置，其特征在于包括：
集热装置，其包括具有一个透光面的壳体，该壳体内与透光面相对的面设置有抛物面式的聚光板和安装在聚光板前部的反射聚光区的吸热管，该吸热管的两端延伸出壳体并兼作支撑轴；和
传输管组件，其包括安装在吸热管一端的第一传输管件和安装在吸热管另一端的第二传输管件，以及限定第一传输管件位置的固定支撑组件和第二传输管件的活动支撑组件；及
跟踪装置，其包括能使活动支撑组件动作并带动第二传输管件向上或向下移动的致动组件和控制致动组件动作的电控单元。
2、根据权利要求1所述的成套装置，其特征在于：所述第一传输管件和第二传输管件之间设置有至少一个集热装置。
3、根据权利要求1所述的成套装置，其特征在于：所述壳体与透光面相对的面是由板件构成的抛物面，在该抛物面上安装有表面镀镍或铬的块状薄铜板并通过组合的方式构成的聚光板。
4、根据权利要求1所述的成套装置，其特征在于：所述第二传输管件的一端设置有弯曲的随动臂，该随动臂的两端和中部区域分别设置有活动连接部。
5、根据权利要求1所述的成套装置，其特征在于：所述活动支撑组件包括至少两个下支撑件和活动安装在下支撑件上的且由枢轴连接的两个连动板件，在每一个连动板件远离枢轴的一端设置有通槽，以及安装在通槽部位的滑动块，在该滑动块上设置有与朝向通槽方向的且带有内螺纹的通孔。
6、根据权利要求5所述的成套装置，其特征在于：所述致动组件包括电机和与该电机输出轴相连接的带有外螺纹的传动杆件，以及安装在两个连动板件之间且与传动杆件的外螺纹相啮合的由夹持件限定的齿轮，在齿轮的中部设置有延伸至滑动块通孔内的螺杆。
7、根据权利要求6所述的成套装置，其特征在于：所述致动组件还包括延伸出壳体端部的螺盘和与该螺盘相啮合的主动齿轮，且使主动齿轮与电机的输出轴相固接。
8、根据权利要求3所述的成套装置，其特征在于：所述壳体与第一传输管件相邻的横边设置有径向向外延伸的用于保护透光面的突沿，且在壳体的周边还设置有保温层。
9、根据权利要求4所述的成套装置，其特征在于：所述第二传输管件远离随动臂端还安装有与第二传输管件相连通的储液装置。
10、根据权利要求9所述的成套装置，其特征在于：所述储液装置的下方设置有与第二传输管件相连通的回流管件和输出管件，且在回流管件和输出管件上分别安装有水泵，而在储液装置的上方设置有排气管件。
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