CN105042894B - 连锁单向棘轮双侧驱动的追日机构 - Google Patents

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Abstract

连锁单向棘轮的双侧驱动机构。绿色能源、太阳能光热利用领域。聚射式太阳能集热器反射镜的追日机构。聚射式太阳能集热器性能明显优于直射式，其未能广泛使用，是由于聚射式就必须使反射镜具有追日功能，原有追日机构昂贵、笨重，无法在民用中使用。连锁单向棘轮双侧驱动机构，提供了最简单的反射镜追日功能。使聚射式太阳能集热器受热管受到的照射强度，是直射式的约10倍，因此开创了太阳能集热器用于冬季采暖的新领域。新结构易于与建筑一体化，形成建筑物的外遮阳，节省夏季屋顶、墙体向室内传热这个空调的主要能耗。

Description

连锁单向棘轮双侧驱动的追日机构
(二)技术领域：
可再生清洁能源、太阳能的热利用，聚射式太阳能集热器，反射镜的一种追日机构。
(二)背景技术：
目前所有民用太阳能热利用产品，无论是真空管式或平板式，均为直射式。冬季由于气温低、太阳光弱，形不成温差而无法吸收、利用太阳能。在冬季最需要热源的时候，太阳能的利用却呈停滞状态。
反射镜能集聚太阳光，提高太阳能的品位，克服冬季太阳光弱的缺点，但使用反射镜，就必须使其具有追日功能。已在工业和实验中，使用逻辑或程序自动控制系统，控制电动机、通过减速机传动，驱动反射镜追日。方法过于复杂、贵重、笨重，无法在民用中使用。使民用太阳能产品长期停滞在直射式。在冬季最需要热源时，太阳能产品却瘫痪的低水平。
(三)发明内容：
1.要解决的技术问题：
太阳能能量巨大，但能量密度很低。要大量的利用太阳能，就必须有很大面积的收集器。原有的真空管式、平板式很难适应，相比反射镜结构简单、造价低、气候适应性强，是扩大接受面积，提高太阳能集热器功率，最经济、最现实的方法。
反射镜可聚集10倍的太阳光强至受热管，使冬季微弱的太阳光得以利用。反射镜的大面积和聚射作用，可实现冬季用太阳能采暖。
聚射式比直射式，有受照单位面积成本低、热效率高等很多优点，所以聚射式已经在工业中得到使用，而民用上仍停留在直射式，其原因是使用聚射式就必须有追日功能，追日系统复杂、贵重、笨重而无法在民用中使用。
本专利就是使用新结构、新技术、新材料、新元件解决原追日系统的复杂、贵重、笨重问题。使追日系统简单化，使民用太阳能产品进入聚射式时代，使大面积使用太阳能采暖成为可能。
新集热器结构简单，易于和建筑一体化，夏季为建筑物外遮阳、冬季供暖是未来建筑物的共生体，所以可与建筑同设计、同施工生产绿色建筑，亦可对旧建筑进行逐步安装改造成为绿色建筑。
扩大受照面积，提高太阳能集热器的功率。用聚射式提高冬季太阳能的品位，使太阳能集热器可用于冬季采暖。用绿色能源取代化石能源，消减雾霾、保护环境。
2.技术方案：
抛物柱形反射镜2两侧对称设置轴6、支腿8、底座板11、地脚螺栓12.。两个支腿8顶端均焊接轴6，两个轴6中心线应在同一几何中心线上。
反射镜2两端的镜端接板7焊接在镜辐5上，并使镜端接板7孔中心线与反射镜2的焦线重合。
反射镜2两端镜端接板7的孔套在两侧的轴6上，两侧的轴6通过支腿8、底座板11、地脚螺栓12，将反射镜2水平的安装在建筑物的墙面或屋顶上，镜端接板7的孔与轴6动配合。
受热管4通过两端的受热管支盘26、支盘紧固螺栓27紧固在轴6上，两端的轴6支撑受热管4。
反射镜2的追日以步进的方式进行，反射镜每次追日旋转的角度为步进角，步进角以反射光不会射出受热管为极限，因此步进角由受热管直径和反射镜制造精度决定。调整棘轮的周节、摆杆3的臂长、电磁铁的吸引长度，使它们共同满足步进角的要求，并在最佳的工作条件下。
反射镜2的追日动力来自电磁铁的引力，由软拉轴传动。软拉轴的结构和自行车软扎线完全相同。
反射镜2的顺时针步进追日机构，置于反射镜2的左侧。顺棘轮22由棘板铆钉24铆接在镜端接板7上，并使顺棘轮22的几何圆心与镜端接板7的孔同心。
顺电磁铁钢丝绳9一端固定在顺电磁铁10的动铁上，另一端固定在U形的滑轮架33底部中心。滑轮轴28穿过滑轮架33上部的两臂和在两臂中间的顺滑轮1中心孔，顺滑轮1中心孔与滑轮轴28动配合。
顺时针软拉轴15一端固定在拉逆千斤架23上，芯部钢丝绳伸出顺时针软拉轴15的外套固定在逆千斤29上。顺时针软拉轴15的另一端固定在顺时针软拉轴调紧组件14上，芯部钢丝绳伸出顺时针软拉轴15的外套，经顺滑轮1的底部反转向上，固定在顺摆杆3上。反射镜2顺时针追日时，顺电磁铁10通电，顺电磁铁钢丝绳9向下拉动顺滑轮1，顺时针软拉轴15在拉逆千斤架23一端的钢丝绳芯，拉开逆千斤29至千斤限位销17停止，顺时针软拉轴15在顺时针软拉轴调紧组件14一端的钢丝绳芯，经顺滑轮1的底部反转向上拉动顺摆杆3，再通过顺千斤19、顺棘轮22、棘板铆钉24、镜端接板7、镜辐5带动反射镜2完成一个顺时针步进追日。
反射镜2顺时针步进后，顺电磁铁10断电，顺摆杆3在摆杆返程弹簧16的作用下返程，顺千斤19在弹簧的作用下返程。
反射镜2的逆时针步进追日机构，置于反射镜2的右侧。逆棘轮32由棘板铆钉24铆接在镜端接板7上，逆棘轮32的几何圆心与镜端接板7的孔同心。
逆电磁铁钢丝绳39一端固定在逆电磁铁20的动铁上，另一端固定在U形的滑轮架33底部中心，滑轮轴28穿过滑轮架33上部的两臂和在两臂中间的逆滑轮31中心孔，逆滑轮31中心孔与滑轮轴28动配合。
逆时针软拉轴25一端固定在拉顺千斤架13上，芯部钢丝绳伸出逆时针软拉轴25的外套固定在顺千斤19上。逆时针软拉轴25的另一端固定在逆时针软拉轴调紧组件34上，芯部钢丝绳伸出逆时针软拉轴25的外套，经逆滑轮31的底部反转向上，固定在逆摆杆30上。
反射镜2逆时针追日时，逆电磁铁20通电，逆电磁铁钢丝绳39向下拉动逆滑轮31，逆时针软拉轴25在拉顺千斤架13一端的钢丝绳芯，拉开顺千斤19至千斤限位销17停止，逆时针软拉轴25在逆时针软拉轴调紧组件34一端的钢丝绳芯，经逆滑轮31的底部反转向上拉动逆摆杆30，再通过逆千斤29、逆棘轮32、棘板铆钉24、镜端接板7、镜辐5带动反射镜2完成一个逆时针步进追日。
反射镜2逆时针步进后，逆电磁铁20断电，逆摆杆30在摆杆返程弹簧16的作用下返程，逆千斤19在弹簧的作用下返程。
反射镜2在顺千斤19、逆千斤29的共同作用下，不会因风载荷偶然转动。
3.有益效果：
要扩大对太阳能的利用，就要扩大受照面积，使用反射镜扩大接受太阳能的面积较现有的真空管式、平板式要经济许多，而且安装便捷、耐候性强，因此使用反射镜是扩大对太阳能利用的最佳途径。
反射镜对太阳光的聚集作用，使受热管的受照强度十倍于(反射镜宽度与受热管直径比)太阳光的直射，这给冬季利用太阳能采暖提供了热力学基础。
反射镜的镜口端面为长方形，可紧密的排列在建筑物向阳面外墙和屋顶，形成外遮阳。夏季气温在30至40度，而太阳直射的墙面温度可达70度，所以夏季空调的电耗，主要消耗在降低墙面和屋顶向室内的传热上，建筑物有外遮阳可大幅降低夏季空调能耗，冬季又可用于采暖，这就降低了占总能耗三分之一的建筑物能耗，降低二氧化碳排放，降低雾霾的发生。
新集热器结构简单，易于与建筑一体化，夏季为建筑物外遮阳、冬季供暖是未来建筑物的共生体，因此可与建筑同设计同施工，生产有太阳能利用系统的绿色建筑，也可对旧建筑逐步加装，进行绿色环保改造。
扩大受照面积，提高太阳能集热器的功率。用聚射式提高冬季太阳能的品位，使太阳能集热器可用于冬季采暖。用绿色能源取代化石能源，消减雾霾、保护环境。
(四)附图说明：
图1是太阳能集热器左视结构图，较能整体反映集热器形态，因此选做摘要附图。为了图面整洁右侧机构全部不画。
图2是图1追日机构左侧部分放大的结构图，详细反映反射镜的顺时针追日机构。
图3是俯视图，表现反射镜两端结构的相互位置和相互连锁。
图4是图3的C--C视图。详细反映反射镜的逆时针追日机构。
图5是图2的A向视图，表现反射镜左侧各部件的轴向位置.
附图中零件序号和它们代表的零件名称是：1顺滑轮、2反射镜、3顺摆杆、4受热管、5镜辐、6轴、7镜端接板、8支腿、9电磁铁钢丝绳、10顺电磁铁、11底座板、12地脚螺栓、13拉顺千斤架、14顺时针软拉轴调紧组件、15顺时针软拉轴、16摆杆返程弹簧、17千斤限位销、18千斤轴、19顺千斤、20逆电磁铁、21摆杆限位螺栓、22顺棘轮、23拉逆千斤架、24棘板铆钉、25逆时针软拉轴、26受热管支盘、27支盘紧固螺栓、28滑轮轴、29逆千斤、30逆摆杆、31逆滑轮、32逆棘轮、33滑轮架、34逆时针软拉轴调紧组件、39逆电磁铁钢丝绳。
(五)具体实施方式：
专利产品整体呈长方形，长度约是宽度的3至4倍，水平安装在建筑物墙体或屋顶上。采用竖直单向跟踪方式，表面为反光材料制成的反射镜2，呈抛物柱形，左右两端通过镜辐5、镜端接板7，支撑在轴6上，可以绕轴6转动，轴6焊接在两条支腿8上，两条支腿8焊接在底座板11上，地脚螺栓12固定底座板11在建筑物向阳面立墙或屋顶上。
窗罩式太阳能集热器：
将集热器安装在向阳窗檐的上方。由于冬、夏季太阳光有47度的入射角变化，及反射镜2的追日运动。夏季反射镜2将太阳光全部遮挡，太阳光不会射入室内，起到夏季外遮阳的作用，冬季丝毫不会影响太阳光由窗户对室内的照射，同时集热器可向室内提供热水和采暖。

Claims (1)

1.连锁单向棘轮双侧驱动的追日机构，具有反射镜的聚射式太阳能集热器的一种追日机构，其特征是抛物柱形反射镜(2)两侧对称设置轴(6)、支腿(8)、底座板(11)、地脚螺栓(12)，两个支腿(8)顶端均焊接轴(6)，两个轴(6)中心线应在同一几何中心线上，
反射镜(2)两端的镜端接板(7)焊接在镜辐(5)上，并使镜端接板(7)孔中心线与反射镜(2)的焦线重合，
反射镜(2)两端镜端接板(7)的孔套在两侧的轴(6)上，两侧的轴(6)通过支腿(8)、底座板(11)、地脚螺栓(12)，将反射镜(2)水平的安装在建筑物的墙面或屋顶上，镜端接板(7)的孔与轴(6)动配合，
受热管(4)通过两端的受热管支盘(26)、支盘紧固螺栓(27)紧固在轴(6)上，两端的轴(6)支撑受热管(4)，
反射镜(2)的顺时针步进追日机构，置于反射镜(2)的左侧，顺棘轮(22)由棘板铆钉(24)铆接在镜端接板(7)上，并使顺棘轮(22)的几何圆心与镜端接板(7)的孔同心，
顺电磁铁钢丝绳(9)一端固定在顺电磁铁(10)的动铁上，另一端固定在U形的滑轮架(33)底部中心，滑轮轴(28)穿过滑轮架(33)上部的两臂和在两臂中间的顺滑轮(1)中心孔，顺滑轮(1)中心孔与滑轮轴(28)动配合，
顺时针软拉轴(15)一端固定在拉逆千斤架(23)上，芯部钢丝绳伸出顺时针软拉轴(15)的外套固定在逆千斤(29)上，顺时针软拉轴(15)的另一端固定在顺时针软拉轴调紧组件(14)上，芯部钢丝绳伸出顺时针软拉轴(15)的外套，经顺滑轮(1)的底部反转向上，固定在顺摆杆(3)上，
反射镜(2)顺时针追日时，顺电磁铁(10)通电，顺电磁铁钢丝绳(9)向下拉动顺滑轮(1)，顺时针软拉轴(15)拉逆千斤架(23)一端的钢丝绳芯，拉开逆千斤(29)至千斤限位销(17)停止，顺时针软拉轴(15)在顺时针软拉轴调紧组件(14)一端的钢丝绳芯，经顺滑轮(1)的底部反转向上拉动顺摆杆(3)，再通过顺千斤(19)、顺棘轮(22)、棘板铆钉(24)、镜端接板(7)、镜辐(5)带动反射镜(2)完成一个顺时针步进追日，
反射镜(2)顺时针步进后，顺电磁铁(10)断电，顺摆杆(3)在摆杆返程弹簧(16)的作用下返程，顺千斤(19)在弹簧的作用下返程，
反射镜(2)的逆时针步进追日机构，置于反射镜(2)的右侧，逆棘轮(32)由棘板铆钉(24)铆接在镜端接板(7)上，逆棘轮(32)的几何圆心与镜端接板(7)的孔同心，
逆电磁铁钢丝绳(39)一端固定在逆电磁铁(20)的动铁上，另一端固定在U形的滑轮架(33)底部中心，滑轮轴(28)穿过滑轮架(33)上部的两臂和在两臂中间的逆滑轮(31)中心孔，逆滑轮(31)中心孔与滑轮轴(28)动配合，
逆时针软拉轴(25)一端固定在拉顺千斤架(13)上，芯部钢丝绳伸出逆时针软拉轴(25)的外套固定在顺千斤(19)上，逆时针软拉轴(25)的另一端固定在逆时针软拉轴调紧组件(34)上，芯部钢丝绳伸出逆时针软拉轴(25)的外套，经逆滑轮(31)的底部反转向上，固定在逆摆杆(30)上，
反射镜(2)逆时针追日时，逆电磁铁(20)通电，逆电磁铁钢丝绳(39)向下拉动逆滑轮(31)，逆时针软拉轴(25)拉顺千斤架(13)一端的钢丝绳芯，拉开顺千斤(19)至千斤限位销(17)停止，逆时针软拉轴(25)在逆时针软拉轴调紧组件(34)一端的钢丝绳芯，经逆滑轮(31)的底部反转向上拉动逆摆杆(30)，再通过逆千斤(29)、逆棘轮(32)、棘板铆钉(24)、镜端接板(7)、镜辐(5)带动反射镜(2)完成一个逆时针步进追日，
反射镜(2)逆时针步进后，逆电磁铁(20)断电，逆摆杆(30)在摆杆返程弹簧(16)的作用下返程，逆千斤(19)在弹簧的作用下返程。
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