CN106089847B - 用于生产硅基太阳能电池片的液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于生产硅基太阳能电池片的液压系统，包括缸筒、缸盖，缸筒侧面设置第一油管和第二油管，缸筒内设置活塞、导向套，活塞杆朝向缸盖的一端活动贯穿导向套、缸盖、且螺栓连接有输出头，缸筒内的筒壁中设置有电阻加热丝，缸筒的外侧套有相匹配的保温层，活塞两端均设置有环形活塞垫，所述环形活塞垫的内径沿活塞至缸筒的两端逐渐增大，导向套表面设置有凹槽，凹槽内设置有若干滚珠，所述滚珠均与活塞杆、凹槽接触。本发明通过设置环形活塞垫，在低温环境中，即使液压油出现流速慢、部分凝固的现象导致作用于活塞的作用力小，也能允许液压油泵在不增加过多的功耗、提供更强的输出压力的前提下使本装置正常工作。

Description

用于生产硅基太阳能电池片的液压系统

技术领域

本发明涉及一种液压缸，具体涉及用于生产硅基太阳能电池片的液压系统。

背景技术

太阳能是指太阳的热辐射能，是一种可再生资源，具有量大、无害、普遍等诸多优点。人类利用太阳能的历史可以追溯至古代人们利用阳光晒物品、制作食物等。而如今人们对太阳能的需求已不再是单纯地利用太阳的热能。1615年，法国工程师考克斯发明了世界上第一台太阳能驱动的发动机，开启了近代太阳能的利用史。

太阳能电池板是指将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接的转换成电能的装置。太阳能电池板现在主要被应用于交通、通讯、石油钻井平台、路灯、光伏电站等诸多领域，除了上述领域之外，太阳能电池板还被应用在部分边远无电地区例如高原、牧区、或边防哨所等地方为军民提供的生活用电。

当应用于边远无电地区时，由于部分地区天气变化无常，容易出现冰雹，为了避免冰雹对太阳能电池板表面造成损伤，人们通过液压系统的执行元件——液压缸控制太阳能电池板的偏转方向，从而改变冰雹落在太阳能电池板上的入射角，减轻冰雹对太阳能电池板的碰撞力度。但是，在周围气温低的情况下，液压油粘度增加，甚至出现部分液压油凝固的现象，导致液压缸供油压力减小，液压油泵的功耗必须大于正常工况数倍才能维持液压缸对太阳能电池板的正常转向，这对液压油泵的损耗是非常大的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对传统液压缸的缺陷，目的在于提供用于生产硅基太阳能电池片的液压系统，解决传统液压缸在低温环境中为了维持正常供油而造成的功耗大的问题。

本发明通过下述技术方案实现：用于生产硅基太阳能电池片的液压系统，包括一端开放的缸筒、以及与开放端螺栓连接的缸盖，所述缸筒侧面设置有第一油管和第二油管，缸筒内设置有活塞、导向套，所述活塞中固定有活塞杆，所述活塞杆朝向缸盖的一端活动贯穿导向套、缸盖、且螺栓连接有输出头，所述缸筒内的筒壁中设置有电阻加热丝，所述缸筒的外侧套有相匹配的保温层，所述活塞两端均设置有环形活塞垫，所述环形活塞垫的外径等于缸筒的内径，所述环形活塞垫的内径沿活塞至缸筒的两端逐渐增大，所述导向套表面设置有凹槽，所述凹槽内设置有若干滚珠，所述滚珠均与活塞杆、凹槽接触。

用于生产硅基太阳能电池片的液压系统，包括一端开放的缸筒、以及与开放端螺栓连接的缸盖，所述缸筒侧面设置有第一油管和第二油管，缸筒内设置有活塞、导向套，所述活塞中固定有活塞杆，所述活塞杆朝向缸盖的一端活动贯穿导向套、缸盖、且螺栓连接有输出头，所述活塞两端均设置有环形活塞垫，所述环形活塞垫的外径等于缸筒的内径，所述环形活塞垫的内径沿活塞至缸筒的两端逐渐增大。

在部分寒冷地区，低气温导致液压油泵中的液压油粘度增加，再加上液压油中可能会存在水，使得液压油中甚至会形成固体，上述两种情况都降低了液压油的流动性，使得液压油流速缓慢。液压油泵在正常的工况下所输出的压力使得液压油对活塞作用时，液压油慢流速、弱作用力均不足以推动活塞正常运动，从而使得液压缸的输出端工作异常，甚至无法工作。

为了解决上述问题，本发明提供了一种能够增加液压油对活塞作用力的双作用单活塞杆液压缸。

本装置具有缸筒、第一油管、第二油管、活塞、活塞杆、导向套、缸盖和输出头，这些装置都是传统的双作用单活塞杆液压缸所具备的。与传统的液压缸不同的是，本装置在活塞的两端均设置有环形活塞垫。环形活塞垫的形状为一个开设有通孔的圆柱体，活塞杆滑动通过所述通孔，圆柱体的外径等于缸筒的内径，圆柱体的内径，即通孔的直径是变化的，沿着从固定在活塞上的一端至远离活塞的一端，通孔的直径是逐渐增大的。优选的，通孔位于活塞上的那端的直径等于活塞杆的直径，远离活塞的一端的直径等于缸筒的内径。上述的通孔直径逐渐增大至少包括了两种情况，第一种情况是通孔是圆锥体，从平行于缸筒中轴线的截面上看，通孔为等腰梯形；第二种情况中，从平行于缸筒中轴线的截面上看，通孔为半球体。

当液压油靠近活塞时，沿活塞向缸筒两端的方向，将液压油分为若干段。其中第一段与活塞接触，推动活塞运动，第二段受第三段的推动从而推动第一段，而第一段受到活塞的反作用力的同时也向第二段传递一个反作用力。传统的液压缸，只具有圆柱体的活塞，圆柱体的活塞两端与液压油的接触面为平面。当第一段液压油垂直作用于活塞时，其受到的反作用力是垂直朝向第二段液压油的，相应的，第二段液压油垂直反作用于第三段液压油，依次类推。这样就使得第三段液压油需要提供更大的力才能克服第二段液压油给的反作用力。通过上述描述可以得出，对于接触面为平面的活塞，液压油泵在提供输出压力时，需要使得液压油克服活塞垂直的反作用力方能推动活塞在缸筒内移动。改进后的液压缸则在活塞上增加了环形活塞垫，当第一段液压油垂直作用于环形活塞垫的通孔的侧壁上时，环形活塞垫给第一段液压油的反作用力不再是垂直于第一段液压油，而是垂直于侧壁曲面的法线，而这个力沿垂直于第一段液压油的方向，即平行于缸筒的轴向的分力必然小于合力，所以环形活塞垫有效地降低了活塞传送给第一段液压油的反作用力，使得液压油泵在同样的输出压力时，活塞给的反作用力降低，活塞更容易在缸筒内移动；不仅如此，当环形活塞垫作用给第一段液压油的反作用力的纵向分力，即平行于缸筒径向的分力使得第一段液压油向通孔的中轴线挤压，这样产生的效果是，沿环形活塞垫的通孔壁面至通孔中轴线的方向，液压油作用在环形活塞垫上的力由边缘向中间逐渐增大，由于接触面积逐渐减小，中轴线处的液压油对环形活塞垫的压强也随之增大，使得活塞在缸筒内的移动更加容易。

综上所述，通过环形活塞垫，改变了活塞对液压油的反作用力方向，从而减小了液压油泵输出端需要克服的来自活塞的反作用力，使得活塞在缸筒内的移动更加顺畅，有效地降低了液压油泵的输出功耗。在低温环境中，即使液压油出现流速慢、部分凝固的现象导致作用于活塞的作用力小，也能允许液压油泵在不增加过多的功耗、提供更强的输出压力的前提下使本装置正常工作。

为了进一步增加液压油的流动性，使得液压油能够在缸筒内正常流动，从而在不增加液压油泵额外功耗的前提下带动活塞杆在缸筒内正常移动，在缸筒的筒壁中设置有电阻加热丝。电阻加热丝为现有技术，应用在如汽车后挡风玻璃、电加热炉等诸多领域，通电后会产生热量，用于加热物体。通过对电阻加热丝通电，使得电阻加热丝产生热量，热量通过缸筒的内壁传递给缸筒内的液压油，液压油温度升高后，粘度降低，其中包含的少量由于低温而凝结的固体也相应地熔化成液体，保证了液压油的流动性。同时，在缸筒的外侧套设有保温层，保温层紧紧的贴附在缸筒的外侧。保温层的作用是隔绝缸筒与外界的温度，使由电阻加热丝生成的热量能够很好地加热缸筒，从而将热量传递给缸筒内的液压油。保温层的材料可采用酚醛泡沫塑料。酚醛泡沫塑料被称为第三代新兴保温材料，其具有良好的保温效果，能够减少缸筒的热量散失，提高电阻加热丝的加热效果。

传统液压缸的活塞杆与导向套之间是面与面的滑动连接，活塞杆的金属面和导向筒的金属面之间发生接触。但是，周围气温低时，金属表面的氧化膜较硬，金属面间的摩擦系数是较常温时更大的，这就增加了金属面之间摩擦的困难程度，为了避免这种情况，一些液压缸在活塞杆和导向套之间涂有润滑油，不过，低温同样会造成润滑油的粘度增加、或者部分润滑油凝固，造成活塞杆与导向套之间的相对移动困难，严重时甚至会造成活塞杆不能正常在导向套中滑动。上述两种情况产生的活塞杆在导向套中滑动受阻的问题，如果想要在低温环境中保持活塞杆正常工作，那么液压油泵就需要增加输出压力，提高液压油泵的功耗。为了解决上述问题，本装置在导向套的表面设置有凹槽，凹槽内设置有若干滚珠，这些滚珠都与活塞杆和凹槽接触，也就是说，凹槽的厚度小于滚珠的直径。通过上述设置，活塞杆与凹槽之间面与面之间的摩擦就转变成了滚珠与活塞杆、凹槽之间的滚动摩擦，摩擦力大大降低，使得活塞杆能够更加容易地在缸筒内移动，降低了液压油泵的功耗。

进一步地，电阻加热丝从缸筒的封闭端延伸至缸筒的开放端，且电阻加热丝绕缸筒的中轴线旋转。经过实践发现，通过将电阻加热丝绕缸筒中轴线盘旋设置，同时电阻加热丝从缸筒的封闭端延伸至开放端，使得缸筒能被充分加热的前提下，使用的电阻加热丝更少，因为这样设置能够更均匀地对缸筒加热，不会产生局部热量高、或局部热量低的现象。

进一步地，凹槽为环形凹槽，所述环形凹槽中轴线与缸筒的中轴线重合。将凹槽设置为中轴线与缸筒的中轴线相重合的环形凹槽，能够容纳更多的滚珠，进一步增加了滚动摩擦的面积，使活塞杆在缸筒内的移动更加容易。

进一步地，缸筒、活塞杆、活塞和环形活塞垫的中轴线相互重合。这样设置能够使得活塞的受力更加均匀，同时活塞杆在输出时不会发生由于偏心使力而导致断裂的情况。

进一步地，缸筒内壁上设置有位于缸筒封闭端的缓冲垫。由于在安装太阳能电池板时，缸筒的开放端是朝向上方的，所以第二油管在抽液压油走而第一油管在进液压油时，由于重力作用，活塞更容易滑向缸筒的封闭端，从而导致活塞、活塞杆或者环形活塞垫撞击缸筒的封闭端，不仅会造成封闭端受损，同时还会造成输出头所连接的太阳能电池板背板抖动，严重时甚至会导致输出头上连接的装置受损。在缸筒封闭端设置了缓冲垫后，则可避免上述情况，优选的，缓冲垫的材质使用丁腈橡胶，丁腈橡胶具有耐磨、耐热等特点，且具有一定的形变能力，能够对产生反弹力。优选的，活塞杆面向缸筒封闭端的一端在贯穿活塞后，向封闭端延伸一端距离，使得活塞杆的端面与缓冲垫发生接触。

进一步地，输出头上设置有销孔。输出头上可以设置有销孔，通过在销孔中插入销轴，将输出头与需要升降的装置固定在一起。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过环形活塞垫，改变了活塞对液压油的反作用力方向，从而减小了液压油泵输出端需要克服的来自活塞的反作用力，使得活塞在缸筒内的移动更加顺畅，有效地降低了液压油泵的输出功耗；在低温环境中，即使液压油出现流速慢、部分凝固的现象导致作用于活塞的作用力小，也能允许液压油泵在不增加过多的功耗、提供更强的输出压力的前提下使本装置正常工作；

2、本发明在缸筒的筒壁中设置有电阻加热丝，在缸筒外侧套设有保温层。通过对电阻加热丝通电，使得电阻加热丝产生热量，热量通过缸筒的内壁传递给传递给缸筒内的液压油，液压油温度升高后，粘度降低，其中包含的少量由于低温而凝结的固体也相应地熔化成液体，保证了液压油的流动性，同时，保温层紧紧的贴附在缸筒的外侧，隔绝缸筒与外界的温度，使由电阻加热丝生成的热量能够很好地加热缸筒，且热量不会向外界低温空气传递；

3、本发明在导向套的表面设置有凹槽，凹槽内设置有若干滚珠，这些滚珠都与活塞杆和凹槽接触，活塞杆与凹槽之间面与面之间的摩擦转变成了滚珠与活塞杆、凹槽之间的滚动摩擦，摩擦力大大降低，使得活塞杆能够更加容易地在缸筒内移动，降低了液压油泵的功耗；

4、本发明在缸筒内壁上设置有位于缸筒封闭端的缓冲垫，避免活塞、活塞杆或者环形活塞垫撞击缸筒的封闭端，对封闭端造成伤害，同时还会造成输出头所连接的太阳能电池板背板抖动，严重时甚至会导致输出头上连接的装置受损。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-缸筒，2-第一油管，3-第二油管，4-活塞杆，5-活塞，6-缓冲垫，7-导向套，8-输出头，9-缸盖，10-环形活塞垫，11-电阻加热丝，12-保温层，13-滚珠。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明为用于生产硅基太阳能电池片的液压系统，包括一端开放的缸筒1、以及与开放端螺栓连接的缸盖9，缸筒1侧面设置有第一油管2和第二油管3，缸筒1内设置有活塞5、导向套7，活塞5中固定有活塞杆4，活塞杆4朝向缸盖9的一端活动贯穿导向套7、缸盖9、且螺栓连接有输出头8，缸筒1内的筒壁中设置有电阻加热丝11，缸筒1的外侧套有相匹配的保温层12，活塞5两端均设置有环形活塞垫10，环形活塞垫10的外径等于缸筒1的内径，环形活塞垫10的内径沿活塞5至缸筒1的两端逐渐增大，导向套7表面设置有凹槽，凹槽内设置有若干滚珠13，滚珠13均与活塞杆4、凹槽接触。电阻加热丝11从缸筒1的封闭端延伸至缸筒1的开放端，且电阻加热丝11绕缸筒1的中轴线旋转。凹槽为环形凹槽，所述环形凹槽中轴线与缸筒1的中轴线重合。缸筒1、活塞杆4、活塞5和环形活塞垫10的中轴线相互重合。缸筒1内壁上设置有位于缸筒1封闭端的缓冲垫6。输出头8上设置有销孔。

使用本装置时，将缸筒1的封闭端固定在太阳能电池板的底座上，通过输出头8上的销孔与太阳能电池板的背板上的销控通过销轴连接，开启电阻加热丝11，开启液压油泵控制液压油进出缸筒1。当需要对太阳能电池板的方向进行调整，即需要移动活塞5在缸筒1内的位置时，液压油从第一油管2和第二油管3中进入缸筒1中。当需要向上移动活塞5时，液压油从第二油管3中进入，同时从第一油管2中流出；当需要向下移动活塞5时，液压油从第一油管2中进入，从第三油管3中流出。液压油的流进和流出均受到液压油泵的控制。同时，活塞杆4与导向套7之间由于设置有若干滚珠13，使两者的相对滑动更加容易，进一步降低了低气温环境中液压油泵的功耗。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.用于生产硅基太阳能电池片的液压系统，包括一端开放的缸筒(1)、以及与开放端螺栓连接的缸盖(9)，所述缸筒(1)侧面设置有第一油管(2)和第二油管(3)，缸筒(1)内设置有活塞(5)、导向套(7)，所述活塞(5)中固定有活塞杆(4)，所述活塞杆(4)朝向缸盖(9)的一端活动贯穿导向套(7)、缸盖(9)、且螺栓连接有输出头(8)，其特征在于，所述缸筒(1)内的筒壁中设置有电阻加热丝(11)，所述缸筒(1)的外侧套有相匹配的保温层(12)，所述活塞(5)两端均设置有环形活塞垫(10)，所述环形活塞垫(10)的外径等于缸筒(1)的内径，所述环形活塞垫(10)的内径沿活塞(5)至缸筒(1)的两端逐渐增大，所述导向套(7)表面设置有凹槽，所述凹槽内设置有若干滚珠(13)，所述滚珠(13)均与活塞杆(4)、凹槽接触；所述缸筒(1)、活塞杆(4)、活塞(5)和环形活塞垫(10)的中轴线相互重合；环形活塞垫(10)的通孔为半球体。

2.根据权利要求1所述的用于生产硅基太阳能电池片的液压系统，其特征在于，所述电阻加热丝(11)从缸筒(1)的封闭端延伸至缸筒(1)的开放端，且电阻加热丝(11)绕缸筒(1)的中轴线旋转。

3.根据权利要求1所述的用于生产硅基太阳能电池片的液压系统，其特征在于，所述凹槽为环形凹槽，所述环形凹槽中轴线与缸筒(1)的中轴线重合。

4.根据权利要求1所述的用于生产硅基太阳能电池片的液压系统，其特征在于，所述缸筒(1)内壁上设置有位于缸筒(1)封闭端的缓冲垫(6)。

5.根据权利要求1所述的用于生产硅基太阳能电池片的液压系统，其特征在于，所述输出头(8)上设置有销孔。