CN101881258B - 无源全天候太阳能接收器驱动装置 - Google Patents

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Abstract

无源全天候太阳能接收器驱动装置包括外框、内框、转动轴，凸透镜、介质膨胀发生器、驱动器总成；凸透镜与介质膨胀发生器相对固定连接，凸透镜在介质膨胀发生器的上方，凸透镜所接受的太阳光的焦距是聚焦在介质膨胀发生器内置铜管的受热表面上；介质膨胀发生器包括介质膨胀发生器外壳、介质膨胀发生器内置有导热管，导热管内注满介质。能全天候最大限度地收集太阳光的太阳能接收器驱动装置；结构简单稳定，控制驱动结构稳定可靠，维护维修用时很少，较固定式太阳能接受装置增加20％的接受太阳光的照射时间，提高太阳能接收器驱动装置热效率。

Description

无源全天候太阳能接收器驱动装置
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，具体是指一种利用特种材料物理性能来实现接收尽可能多的太阳光能的驱动装置。
背景技术
太阳能是大自然给与地球最清洁的能源之一，在大力提倡环保节能的今天，如何最大限度地利用太阳能是目前众多科技人员密切关注的研发项目。已公开的发明专利有：固定反射面的线聚焦太阳能装置，申请号：200610010863.2，公开日2006年10月11日，公开号CN1844791A，采用固定反射面结构，绕固定轴心转动日光收集转换器，跟踪聚焦线，从而达到聚光比高、成本低廉的太阳能装置，通过很简单的电路和机械结构控制日光收集转换器绕固定轴心转动，跟踪聚焦线。但现有的太阳能接收器驱动装置均是使用电源驱动的，尽管电路和机械结构简单，但毕竟需要使用电源，仍需耗费能源，并且必然带来控制系统，需要维护维修，也不能依据具体天气阴晴来最大限度聚焦太阳能。
发明内容
本发明的无源全天候太阳能接收器驱动装置目的是提供一种无源驱动的，结构简单稳定，控制驱动结构稳定可靠，维护维修用时很少，并能全天候最大限度地收集太阳光的太阳能接收器驱动装置。
本发明无源全天候太阳能接收器驱动装置根据特种材料的物理性能，如水、乙醇、丙酮等受温度影响体积变化较大产生膨胀力的特性作为动力源驱动太阳能接受装置，实现全天候最大限度地收集太阳光的太阳能。本装置辅助的棘轮机构是公知的成熟机械驱动装置；太阳能接受器也是公知的成熟的接受器，如真空管太阳能接受器等。
本发明无源全天候太阳能接收器驱动装置由外框、内框、转动轴、凸透镜、介质膨胀发生器、驱动器总成组成。介质膨胀发生器包括膨胀力推杆、介质膨胀发生器外壳、介质膨胀发生器内置有导热管；驱动器总成包括：推杆、棘轮驱动枉、棘轮、棘爪、弹簧、棘爪复位块、棘爪分离齿等部件组成。各部件的连接关系是：外框与转动轴转动连接，内框与转动轴固定连接，转动轴与棘轮固定连接，棘轮与棘齿固定连接，凸透镜与外框固定连接，介质膨胀发生器与转动轴固定连接，棘轮驱动杠与棘爪驱动连接，棘爪与棘轮啮合运动。
凸透镜在介质膨胀发生器的上方，凸透镜所接受的太阳光的焦距是聚焦在介质膨胀发生器内置导热管的受热表面上。凸透镜与介质膨胀发生器在驱动器动作时发生相对运动。
介质膨胀发生器由介质膨胀发生器外壳、导热管、膨胀力推杆等组成；介质膨胀发生器内置有铜管、铜管内注满介质，所述的介质是水或乙醇或丙酮等特种材料。
本发明太阳能接收器驱动装置的工作原理是当太阳光通过凸透镜聚焦后照射到介质膨胀发生器，介质膨胀发生器内置铜管内的介质因受热介质膨胀推动活塞产生的推动力，推动力推动棘轮驱动杠，棘轮驱动杠推动棘爪、棘爪推动棘轮、棘轮带动转动轴，转动轴带动内框转动，从而使得内框内的太阳能接受装置最大限度地收集太阳光的太阳能。
本发明太阳能接收器驱动装置的循环转动行程是：初始原位→阳光照射→转动一步→没有太阳光照射→活塞复位→阳光偏移→阳光照射→转动下一步→循环往复→到终点启动复位→自动回到初始原位。
具体循环转动行程机械动作如下：
开启动作：当太阳升起，太阳光通过凸透镜聚焦后照射到介质膨胀发生器，介质膨胀发生器内的液体介质受热，液体介质受热导致体积膨胀产生膨胀推力，膨胀推动力推动活塞推杆，推杆推动棘轮驱动杠，棘轮驱动杠推动棘爪、棘爪推动棘轮、棘轮带动转动轴，转动轴带动内框转动，驱动杆与棘爪活动连接，在驱动杆驱动时，棘爪保证锁定棘轮单向转动，直到转动行程尾部定位位置。从而使得内框内的太阳能接受装置最大限度地收集太阳光的太阳能；实现太阳能接收器全天候跟踪太阳光照射，以保持太阳能接收器能最有效接收太阳光照射。
终点位置回位：当太阳接近西沉，棘轮运行到终点，复位块撞开棘爪，使得棘爪与棘轮脱离锁定连接，内框在配重的重力作用下反向转动到初始原位；当棘轮转动到初始原位，棘爪在棘爪翻转块的作用下，翻转到初始工作位置。
本发明太阳能接收器驱动装置的显著进步是纯粹利用太阳能，无需任何其他的电源和控制机构，克服现有技术使用电源驱动，尽管电路和机械结构简单，但毕竟需要使用电源，必然带来控制系统，需要维护维修，也不能依据具体天气阴晴来最大限度聚焦太阳能；本发明的显著进步还在于可以提高太阳能接受器接受太阳光时间增加2小时，提高热效率20％。
附图说明
图1无源全天候太阳能接收器驱动装置示意图
图中外框1、内框2、转动轴3、棘轮4、凸透镜5、介质膨胀发生器6、推杆7
图2介质膨胀发生器示意图
图中外框1、转动轴3、介质膨胀发生器6、凸透镜5、棘轮4、棘爪8
图3驱动器机构示意图
图中转动轴3、棘轮4、棘爪8
具体实施方式
在能够接受太阳能的地方安装无源全天候太阳能接收器驱动装置，无源全天候太阳能接收器驱动装置由外框[1]、内框[2]、转动轴[3]、凸透镜[5]、介质膨胀发生器[6]、驱动器总成等部件组成。驱动器总成包括；推杆[7]、棘轮驱动杠、棘轮[4]、棘爪[8]、弹簧、棘爪复位块、棘爪分离齿组成。各部件的连接关系是：外框[1]与转动轴[3]转动连接，内框[2]与转动轴[3]固定连接，转动轴[3]与棘轮[4]固定连接，棘轮[4]与棘齿固定连接，凸透镜[5]与外框[1]固定连接，介质膨胀发生器[6]与转动轴[3]固定连接，棘轮驱动杠与棘爪[8]驱动连接，棘爪[8]与棘轮[4]啮合运动。
凸透镜在[5]介质膨胀发生器的上方，凸透镜[5]所接受的太阳光的焦距是聚焦在介质膨胀发生器[6]内置导热管的受热表面上。凸透镜[5]与介质膨胀发生器[6]在驱动器动作时发生相对运动。
介质膨胀发生器[6]包括介质膨胀发生器外壳、导热管、膨胀力推杆等组成；介质膨胀发生器内置有导热管，导热管内注满水。导热管是铜管。
本发明太阳能接收器驱动装置的工作原理是当太阳光通过凸透镜聚焦后照射到介质膨胀发生器[6]，介质膨胀发生器内置铜管内的介质因受热介质膨胀推动活塞产生的推动力，推动力推动棘轮推杠[7]，棘轮推枉[7]推动棘爪[8]、棘爪[8]推动棘轮[4]、棘轮[4]带动转动轴[3]，转动轴[3]带动内框[2]转动，从而使得内框[2]内的太阳能接受装置最大限度地收集太阳光的太阳能。
本发明太阳能接收器驱动装置的循环转动行程是：初始原位→阳光照射→转动一步→没有太阳光照射→活塞复位→阳光偏移→阳光照射→转动下一步→循环往复→到终点启动复位→自动回到初始原位。
具体循环转动行程机械动作如下：
开启动作：当太阳升起，太阳光通过凸透镜聚焦后照射到介质膨胀发生器[6]，介质膨胀发生器[6]内的液体介质受热，液体介质受热导致体积膨胀产生膨胀推力，推动力推动棘轮推杠[7]，棘轮推杠[7]推动棘爪[8]、棘爪[8]推动棘轮[4]、棘轮[4]带动转动轴[3]，转动轴[3]带动内框[2]转动，推杠[7]与棘爪[8]活动连接，在推杠[7]驱动时，棘爪[8]保证锁定棘轮[4]单向转动，直到转动行程尾部定位位置。从而使得内框[2]内的太阳能接受装置最大限度地收集太阳光的太阳能；实现太阳能接收器全天候跟踪太阳光照射，以保持太阳能接收器能最有效接收太阳光照射。
终点位置回位：当太阳接近西沉，棘轮[4]运行到终点，复位块撞开棘爪[8]，使得棘爪与棘轮[4]脱离锁定连接，内框[2]在配重的重力作用下反向转动到初始原位；当棘轮[4]转动到初始原位，棘爪[8]在棘爪翻转块的作用下，翻转到初始工作位置。

Claims (7)

1.无源全天候太阳能接收器驱动装置包括外框[1]、内框[2]、转动轴[3]，其特征是：太阳能接收器驱动装置还包括有凸透镜[5]、介质膨胀发生器[6]、驱动器总成；介质膨胀发生器[6]包括：膨胀力推杆、介质膨胀发生器外壳、介质膨胀发生器[6]内置有导热管；驱动器总成包括：推杆[7]、棘轮驱动杠、棘轮[4]、棘爪[8]、弹簧、棘爪复位块、棘爪分离齿组成；各部件的连接关系是：外框[2]与转动轴[3]转动连接，内框[1]与转动轴[3]固定连接，转动轴[3]与棘轮[4]固定连接，棘轮[4]与棘齿固定连接，凸透镜[5]与外框[2]固定连接，介质膨胀发生器[6]与转动轴[3]固定连接，介质膨胀发生器[6]驱动推杆[7]，推杆[7]带动棘轮驱动杠，棘轮驱动杠与棘爪[8]驱动连接，棘爪[8]与棘轮[4]啮合运动。
2.如权利要求1所述的无源全天候太阳能接收器驱动装置，其特征是：凸透镜[5]与介质膨胀发生器[6]相对固定连接，凸透镜[5]在介质膨胀发生器[6]的上方，凸透镜[5]所接受的太阳光的焦距是聚焦在介质膨胀发生器[6]内置导热管的受热表面上。
3.如权利要求1所述的无源全天候太阳能接收器驱动装置，其特征是：介质膨胀发生器[6]包括蒸汽发生器外壳、蒸汽发生器内置有导热管，导热管内注满介质。
4.如权利要求3所述的无源全天候太阳能接收器驱动装置，其特征是：所述的导热管是铜管或钢管或铝管。
5.如权利要求4所述的无源全天候太阳能接收器驱动装置，其特征是：最佳的导热管是铜管。
6.如权利要求3所述的无源全天候太阳能接收器驱动装置，其特征是：所述的介质是水或乙醇或丙酮。
7.如权利要求6所述的无源全天候太阳能接收器驱动装置，其特征是：最佳的介质是水。
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