CN104571134B - 差压式太阳能自动跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于太阳能跟踪支架领域，适应于太阳能光伏非精确自动跟踪。本发明差压式太阳能自动跟踪装置，其包括压力差发生装置、传动机械装置、夜间复位装置，压力差发生装置是由中间隔板与隔板两边嵌入抛物面形槽内的有机工质金属密封管及金属变形执行器组成，在反射镜周边设有一组气体管作为时角的跟踪传感器；本发明旨在提出一种差压式太阳能自动跟踪装置，能通过太阳能角度变化聚光使密封有机介质膨胀带动压差机械机构转动来跟踪太阳。

Description

差压式太阳能自动跟踪装置

技术领域

本发明属于太阳能跟踪支架领域，适应于太阳能光伏非精确自动跟踪。

技术背景

在太阳跟踪方面:常采用固定倾角、水平轴跟踪、固定倾角方位跟踪、斜单轴(或极轴)跟踪、双轴跟踪等方式来减小接收面光线入射角度。大部分跟踪系统通过电力电子实现自动控制，系统相对复杂且造价及维护成本较高。单轴跟踪系统初投资相对较少,跟踪设备结构简单。但是由于入射光线不能始终与主光轴平行，收集太阳能的效果并十分理想。

双轴跟踪系统可用于任何一种太阳能系统来提高其运行效率。有关双轴跟踪系统的研究和应用也是比较多的。但是价格昂贵。

现存的跟踪装置，用于观测太阳活动的装置虽然跟踪准确但价格昂贵；其中，传统压差式和控放式太阳跟踪器原理结构较复杂；时钟式和程序控制式的跟踪装置存在着累计误差且不能自动消除；光电式跟踪装置跟踪比较精确，原理简单，容易实现，但是不能连续对太阳运动进行跟踪，而且价格贵是目前太阳能跟踪装置存在的问题。

发明内容

本发明旨在提出一种差压式太阳能自动跟踪装置，能通过太阳能角度变化聚光使密封有机介质膨胀带动压差机械机构转动来跟踪太阳。

为实现以上发明目的，本发明提供以下技术方案：差压式太阳能自动跟踪装置，其包括压力差发生装置、传动机械装置、夜间复位装置，压力差发生装置是由中间隔板与隔板两边嵌入抛物面形槽内的有机工质金属密封管及金属变形执行器组成，在反射镜周边设有一组气体管作为时角的跟踪传感器；当太阳偏移时，受到中间隔板的影响，两根有机工质管受太阳的照射不同，聚集至两边压力管中，当压力达到一定的数值时，压力差使金属变形，推动执行器就发出跟踪信号，压力推动跟踪动力，带动镜面跟踪太阳；当镜面对准太阳时，管内压力平衡，压差金属变形执行器又恢复到原始状态，发出停止跟踪信号；传动机械装置是在压力差金属变形执行器的作用下推动太阳能面板发生转动装置，它由压力转动装置、金属蜗轮及蜗杆组成，当早晨太阳升起的时候，气体管中的气体压力发生变化推动金属变形执行器推动压力杠杆，压力杠杆推动转动装置转动，转动装置转动带动蜗杆装置传动，蜗杆装置带动蜗轮转动跟踪太阳使太阳能面板发生微小角度的变化，使太阳能面板正对太阳；夜间复位装置是由压力卡簧、涡卷弹簧储力机构组成，及光控继电开关当太阳升起时，光控继电开关把压力卡簧吸入涡卷弹簧内使弹簧与转动机构连接，使太阳能面板只能向一个方向转动，一天随着太阳东升西落在天空中角度的变化，传动机械装置带动太阳能面板跟踪太阳，同时传动机械带动卷压涡卷弹簧储力，当太阳西落时，在无光下，金属压力卡簧恢复原状，此时太阳能面板在涡卷储力弹簧的作用下，恢复向东的位置，等待着第二天的太阳跟踪。

对比现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明利用气压装置等压力位移转换器替代了电力电子系统，实现了对太阳能的非精确自动跟踪，有效提高了太阳能利用效率，系统组成及其维护均较简单，造价及维护成本均较低。本发明跟踪器的跟踪灵敏度高，每大当太阳刚升起2—3分钟后，镜面即跟踪对准太阳。本发明通过设计一种新型压差式机械太阳跟踪装置，使之具有跟踪范围广，精度高，原理结构简单方便的特点，能够推动太阳能的普及利用，拓宽太阳能的利用领域。

附图说明

图1为本发明太阳能光伏跟踪装置的整体图；

其中，1-抛物反射面、2-低沸点工质金属吸热管、3-压差转动执行机构、4-软管；

图2为本发明传动装置的局部详图；

其中，31-压差转动执行机构外壳、32-蜗轮、33-蜗杆、34-压力膨胀波纹管、35-弹簧、36-锯齿形转动装置。

具体实施方式

如图1-图2所示，本发明实施例差压式太阳能自动跟踪装置，其包括压力差发生装置、传动机械装置、夜间复位装置，压力差发生装置是由中间隔板与隔板两边嵌入抛物面形槽内的有机工质金属密封管及金属变形执行器组成，在反射镜周边设有一组气体管作为时角的跟踪传感器；当太阳偏移时，受到中间隔板的影响，两根有机工质管受太阳的照射不同，聚集至两边压力管中，当压力达到一定的数值时，压力差使金属变形，推动执行器就发出跟踪信号，压力推动跟踪动力，带动镜面跟踪太阳；当镜面对准太阳时，管内压力平衡，压差金属变形执行器又恢复到原始状态，发出停止跟踪信号；传动机械装置是在压力差金属变形执行器的作用下推动太阳能面板发生转动装置，它由压力转动装置、金属蜗轮及蜗杆组成，当早晨太阳升起的时候，气体管中的气体压力发生变化推动金属变形执行器推动压力杠杆，压力杠杆推动转动装置转动，转动装置转动带动蜗杆装置传动，蜗杆装置带动蜗轮转动跟踪太阳使太阳能面板发生微小角度的变化，使太阳能面板正对太阳；夜间复位装置是由压力卡簧、涡卷弹簧储力机构组成，及光控继电开关当太阳升起时，光控继电开关把压力卡簧吸入涡卷弹簧内使弹簧与转动机构连接，使太阳能面板只能向一个方向转动，一天随着太阳东升西落在天空中角度的变化，传动机械装置带动太阳能面板跟踪太阳，同时传动机械带动卷压涡卷弹簧储力，当太阳西落时，在无光下，金属压力卡簧恢复原状，此时太阳能面板在涡卷储力弹簧的作用下，恢复向东的位置，等待着第二天的太阳跟踪。

所述有机介质可以是低沸点工质等，流体为气体或膨胀系数较高的液体，或其组合，且不会在所应用的温度范围发生状态转变，如氟利昂等；压力位移转换器可以是弹簧管、波纹筒之类的具备一定容积的温度位移转换器等，可根据调节角度和承载力设计；流体介质封装于转换器中，或封装于和转换器相连通的容器中，或封装于能将体积变化传递于转换器的容器中，从而通过温度的变化引起压力变化并转化为位移量。

所述太阳高度角跟踪，可利用太阳光照时使两个抛物面反光镜并不平行成一个很小的角度，当太阳光聚光在两边任何一根管上时使介质压力升高，使太阳能电池板向着垂直太阳光的方向转动。

当早晨太阳升起的时候，太阳能电池板上端的两个抛物面正对着太阳光，当其中一个抛物面反射光聚集在装有有机工质的吸热管上时，吸热管内气体温度上升，压力升高通过软管传递给密封的金属波纹筒，这时波纹筒伸长，带动前端的锯齿形圆管在槽内滑动保持自身不转动，锯齿状圆筒压着套入蜗杆两端的锯齿形圆柱体，锯齿形转动装置36通过弹簧35套入带有花键槽的丝杆中，通过波纹管的伸长压着锯齿形圆柱体在丝杆内滑动，同时在弹簧反力的作用下带动蜗杆一起转动，蜗杆的转动还动蜗轮和太阳能电池板固定轴一起转动，实现跟踪。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案，都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.差压式太阳能自动跟踪装置，其特征在于：其包括压力差发生装置、传动机械装置、夜间复位装置，压力差发生装置是由中间隔板与隔板两边嵌入抛物面形槽内的有机工质金属密封管及金属变形执行器组成，所述抛物面形槽为抛物面反光镜，在反光镜周边设有一组气体管作为时角的跟踪传感器；当太阳偏移时，受到中间隔板的影响，两根有机工质管受太阳的照射不同，聚集至两边压力管中，当压力达到一定的数值时，压力差使金属变形，推动执行器就发出跟踪信号，压力推动跟踪动力，带动镜面跟踪太阳；当镜面对准太阳时，管内压力平衡，压差金属变形执行器又恢复到原始状态，发出停止跟踪信号；传动机械装置是在压力差金属变形执行器的作用下推动太阳能面板发生转动装置，它由压力转动装置、金属蜗轮及蜗杆组成，当早晨太阳升起的时候，气体管中的气体压力发生变化推动金属变形执行器推动压力杠杆，压力杠杆推动转动装置转动，转动装置转动带动蜗杆装置传动，蜗杆装置带动蜗轮转动跟踪太阳使太阳能面板发生微小角度的变化，使太阳能面板正对太阳；夜间复位装置是由压力卡簧、涡卷弹簧储力机构组成，及光控继电开关当太阳升起时，光控继电开关把压力卡簧吸入涡卷弹簧内使弹簧与转动机构连接，使太阳能面板只能向一个方向转动，一天随着太阳东升西落在天空中角度的变化，传动机械装置带动太阳能面板跟踪太阳，同时传动机械带动卷压涡卷弹簧储力，当太阳西落时，在无光下，金属压力卡簧恢复原状，此时太阳能面板在涡卷储力弹簧的作用下，恢复向东的位置，等待着第二天的太阳跟踪；

当早晨太阳升起的时候，太阳能电池板上端的两个抛物面正对着太阳光，当其中一个抛物面反射光聚集在装有有机工质的吸热管上时，吸热管内气体温度上升，压力升高通过软管传递给密封的金属波纹筒，这时波纹筒伸长，带动前端的锯齿形圆管在槽内滑动保持自身不转动，锯齿状圆筒压着套入蜗杆两端的锯齿形圆柱体，锯齿形转动装置通过弹簧套入带有花键槽的丝杆中，通过波纹管的伸长压着锯齿形圆柱体在丝杆内滑动，同时在弹簧反力的作用下带动蜗杆一起转动，蜗杆的转动还动蜗轮和太阳能电池板固定轴一起转动，实现跟踪。