CN1077274A - 多功能簧盘自动跟日机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了多功能簧盘自动跟日机。对各中 小型采能器，无论重心和形状如何或光斑动否都能运 载。用于集热、泵水、造氢、致冷、阳光发动机和发电 等。能多样跟踪和对采能器作功，有成本低、不用电、 体积和自重小、跟踪精度高、载重大、起动轻快、适于 世界各地等优点。它用弹簧作储能和动力元件，通过 变速传动副和滤力器连于控制部件，实现广义时角自 动跟踪。广义赤纬跟踪是按精度和比例要求每隔一 日或数日调整一下蜗杆的啮合位置。

Description

多功能簧盘自动跟日机涉及一种承载采能器的利用太阳能的双轴跟日装置。

现有利用太阳能的自动跟日装置，用电能的有计算机程控式、传感式、光电阴影跟踪式等双轴跟踪装置，其虽各具优点，但均存在如下缺点：成本高;要用一个或几个驱动电机，既耗电，又要受停电的制约;在利用采能器和托架的重量来辅助马达拖动时，要受纬度限制，而且要求拖架和采能器相对于转轴具有严格的静平衡，或要附加较重的配重物，使自重增加;难以普及到家用采能器上。不用电的自动跟日装置，有液压式、压差式、浮力式、重锤式、沙漏式等等，其成本虽较低，但跟踪动力都是直接或间接的完全依靠重力，故受地理纬度制约，适用区域较小;体积和自重大，安装、使用不便;难以承载偏心重量较大的采能器;并且它们多是单轴跟踪，误差较大，采能器的聚光倍数小;因驱动力小，故其运转不灵，抗风干扰力差，因此至今难以推广普及，尤其不适于在沙漠、高山上使用。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种体积小，自重轻，成本低，载重大，运转流畅平稳，以多种方式自动跟踪太阳时角，并能跟踪太阳赤纬的双轴跟日装置。

本发明的设计方案如下：

一种多功能簧盘自动跟日机装置，包括广义时角自动跟踪系统和广义赤续跟踪组件，其特殊之处在于：

1）所述广义时角跟踪系统包括主轴部件，一个或多个变速的传动副、一个或多个滤力器和动力弹簧部件、控制部件和动力输出部件;

①所述主轴部件包括主轴和在主轴上固定连接着的蜗扇、主力轮、两个托架支板和一个或多个承簧组件;

②所述动力弹簧部件，是能够储存能量、并给主轴部件时刻提供在方向和数值上符合其所需的恢复力矩的组合件，它包括产生恢复力的弹簧及其导杆和接头传力组件;

③所述滤力器包括传板、分力盘、滤力轮和由它所支持着的一个或几个销杆与挡块、传力轴、轴插板、弹簧、接力组件和超过一个的轴轮器件构成，所述滤力轮以可活动的方式套在传力轴上，所述轴插板固定于传力轴上并与之相平行，可沿分力盘周壁运动的每个轴轮器件都由传板支持，所述弹簧的一端接挡块，另一端接轴插板，所述滤力轮上的一个或几个销杆用于以活动方式连接传板，所述接力组件是介于轴插板和传板之间并固定在传板上的刚性传力组件，它和轴插板可接触可分离，所述轴插板的一个面和所述弹簧与接力组件相对，另一面和所述挡块的另一部分或固结在滤力轮上的另一挡块相对，所述分力盘和传板是所述传力轴的包容件;

④所述变速传动副，由普通的轮轴回转副构成;

⑤所述控制部件，包括计时仪器及与之连接的接外齿轮;

⑥所述动力输出部件，由杠杆或轮与轴或连杆构成，它是和本装置的其它运动部件进行持续的或间歇性的接触而对外作功的部件。

2）所述广义赤纬跟踪组件，包括托架与赤纬轴和蜗杆，托架一方面利用赤纬轴与前述主轴部件中的两个托架支板铰接，另方面利用连接在它上面的蜗杆与前述蜗扇啮合。

本发明的弹簧部件的接头传力组件可以是能够把动力弹簧的恢复力变为主轴的回转力矩的组件，它包括簧接头，和固结在簧接头上的对主轴部件的承簧组件施加推力或拉力的刚性或挠性传力组件，以及该传力组件的导轨。

本发明的刚性或挠性传力组件的导轨是固定在机架上的与该传力组件构成可动接触以限定其轨迹的组件。

本发明的分力盘周壁的内外表面可以是全圆周或部分圆周的同心圆柱面。

本发明的分力盘对传力轴可以是全环绕封闭式的套在其上，或相接触而部分包围式的骑于其上，或不相接触而部分包围式的跨于其上。

本发明的传板对传力轴可以是封闭的全环绕式套于其上，或相接触而部分包围式的骑于其上，或不相接触而部分包围式的跨于其上。

本发明的附图图面说明如下：

图1为本发明实施例的主视图。

图2为本发明实施例的侧视图。

下面将结合附图对本发明作进一步详述：

参见图1和图2，本发明在早晨起动时，可给托架或传动链中某构件，例如齿轮，施加一力矩，使托架22转向东方，让阳光垂直照射于托架22的平面上，这时，套于导杆27上的动力弹簧29和18，分别因被压缩和被拉伸而储存了能量。当卸去起动力后，动力弹簧29和18的恢复力通过接头传力组件对其相接的承簧组件23施以箭头F指向的恢复力矩，因承簧组件23固定于主轴5上，故主轴5也受到箭头F指向的动力矩，由此，该动力矩将作用到整个固定于主轴5上的主力轮4、蜗扇2、托架支板21和承簧组件23等构成的主轴部件上。动力弹簧29和18的一端各固定于机架的一个代表性构件30上，另一端分别固定于接头传力组件的簧接头28上，接头传力组件包括由簧接头28和用软杆或软轴或链条件作成的挠性传力组件24及其上导轨25和下导轨26构成，软杆24的两端点分别连于簧接头28，其上有一截面和承簧组件23相连，这样，软杆24就能把来自弹簧29和18的驱动力，通过承簧组件23驱动整个主轴部件旋转;此外，也可用刚性传力组件，例如，齿条齿轮副代替软杆24和承簧组件23，把弹簧的伸缩运动变为主轴的旋转运动，即把齿条的一端和簧接头相连，齿条和固定在主轴上的齿轮啮合，用导轨限定齿条的轨迹;又一方案是把弹簧的左、右两导杆27分别沿上、下导轨25和26延长，相对接为一体，把动力弹簧加长，使其活动端直接连于承簧组件23，使弹簧力直接驱动承簧组件及整个主轴部件旋转。总之，动力弹簧是用于储能，并给主轴部件时刻提供在方向和数值上符合其所需的恢复力矩的器件，该动力弹簧可采用拉压簧、扭簧、蜗卷弹簧或空气弹簧等。赤纬跟踪组件包括赤纬轴1、蜗杆3及托架22，赤纬轴1由托架22两侧横穿托架1和托架支板21，即是托架22的转轴或心轴，托架22上装有蜗杆3，蜗杆3与蜗扇2相啮合，所以托架22是被蜗扇2和赤纬轴1承载，亦即由主轴5运载。赤纬跟踪就是依所需跟踪精度和种类的要求，每隔一日或数日，把蜗杆3在蜗扇2上的啮合位置调整一下，这可在本发明的起动时间里，方便快捷地顺利进行，因本装置需每日起动一次。当托架22及所载采能器偏向东方时，其加在主轴1上的重力矩的方向与动力弹簧29和18的恢复力矩的方向即箭头F的指向相反，但因按需要可装一个或多个动力弹簧部件，它们的合恢复力矩比重力矩大许多，所以，这两种力矩的总合力矩将使托架22及其所载采能器沿箭头F的指向由东向西运转，其转速由控制部件控制，由主力轮4到控制部件的接外齿轮10之间各传动环节的传动过程是：主力轮4通过变速传动副15（变速传动副可加在介于主力轮4与控制部件9之间的任何环节上，而且可以多于一个），把总合力矩传到传力轴14上，传力轴14上固定着轴插板19，轴插板19的作用力由弹簧17和接力组件13共同承受。挡块16的上部和下部均固定于滤力轮8上，挡块16可采用如图1的“U”形件，也可作成两个分离件。弹簧17通过挡块16的下部把力矩传给滤力轮8，滤力轮8通过与之啮合的控制部件9的接外齿轮10把力信号传到控制部件的内部，控制部件可对其速度进行控制。控制部件可采用计时仪器或速度控制器等。轴插板19通过接力组件13把剩余的力传给传板11，然后传板11通过可在分力盘12的周壁上运动的几个轴轮器件，即有轴的轮子，把此力矩传给分力盘12和机架而抵消。这是因为接力组件13在工作时是固定在传板11上的，可在分力盘12的周壁上运动的几个轴轮器件的轴都由传板11支持。滤力轮8上固结有一个或几个销杆，滤力轮8通过销杆7与传板11活动连接，传板11可随滤力轮8一起转动，分力盘12周壁的内表面和外表面是全圆周或部分圆周的同心圆柱面，分力盘12固定于机架上，它的中心和传力轴14的中心重合，当分力盘12的周壁是全圆周时，其外圆必是封闭的，所以是套在传力轴14上;若分力盘12的周壁是部分圆周，则它可骑于传力轴14上，即两者接触部分不闭合;也可跨在传力轴14上，即两者不接触，且分力盘12为扇形。机架可固定于地面、阳台或屋顶上。动力输出部件是在轴上固定了两个臂，其轴由总支架支持，它的接收端是杠杆的进力臂，当托架支板转到西面压于其上时，即被拨动，带动转轴转动，把力传给输出端即出力臂而对外作功;按照需要，也可把进力臂和出力臂换成轮子或连杆机构，当然也能对外作功，例如可在傍晚时给采能器加盖子等。

当托架22过正中位置而偏西时，重力矩改变方向，其大小和偏西角及纬度有关。为了使起动力矩不致过大，应把动力弹簧29和18各自的中性面，即弹簧形变为零的面安排在对应于托架22适当的偏西角上，当托架22超过此角时，动力弹簧29和18的恢复力矩也分别或先后改变方向，总合力矩却始终是箭头F的指向。到傍晚跟踪结速时，托架22自动停止。

本发明可有多种用途，对于各种采能器，无论形状是否对称，重量较大较小，重心位置高低，光斑动与不动，本装置都能运载。例如，若要运载采光面积可变，光斑不动的定日镜，可调整传动链中某个变速传动副，使主轴的转速与太阳在赤经方向的角速度之比为1∶2。这已非普通的时角跟踪，故总名为广义时角跟踪。若要运载采光面积不变，光斑不动的采能器，可使托架绕赤纬轴的角位移的调整量与太阳赤纬运动的对应时段中的角位移之比为1∶2。这已非普通的赤纬跟踪，故总名为广义赤纬跟踪。又如，若要用于太阳能制氢或制蒸馏水以作高级矿泉水或磁化医疗保健水，则其聚光镜和制作用具可用本装置一并承载。

本发明的滤力轮8与控制部件9的接外齿轮10是可分离可啮合的，因此，若需进行多样方式跟踪，如差距跟踪，或为了调整而使托架22快进一角度，或要使托架22停在所需方位上等，都可通过这种离合操作，并配合以直接或间接地给托架施力即可实现。

上述实施例仅是本发明的一个具体实施方式，显而易见，根据本发明的设计方案，还可实现多种属于本发明保护范围的具体实施方式。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、对各种中小型采能器，无论重量大小、重心位置高低、形状是否对称、光斑动或不动，皆能运载。

2、运转平稳，跟踪精度较高。

3、成本低，体积小，自重轻，安装使用方便。

4、一天只需起动一次，无隔日积累误差。

5、具有多样跟踪方式和功能。

6、抗风干扰能力强，即便是在高山、沙漠和海岛上也能使用。

7、不用煤、电、石油等常规能源，无污染，无噪声，不出电费，不受停电影响。

8、不受阴晴多变的天气影响。

9、能适用于除两极附近之外的全世界各纬度区。

Claims (6)

1、一种多功能簧盘自动跟日机装置，包括广义时角自动跟踪系统和广义赤纬跟踪组件，其特征在于：

1)所述广义时角自动跟踪系统包括主轴部件、一个或多个变速的传动副、一个或多个滤力器和动力弹簧部件、控制部件和动力输出部件；

①所述主轴部件包括主轴和在主轴上固定连接着的蜗扇、主力轮、两个托架支板和一个或多个承簧组件；

②所述动力弹簧部件，是能够储存能量的并给主轴部件时刻提供在方向和数值上符合其所需的恢复力矩的组合件，它包括产生恢复力的弹簧及其导杆和接头传力组件；

③所述滤力器包括传板、分力盘、滤力轮和由它所支持着的一个或几个销杆与挡块、传力轴、轴插板、弹簧、接力组件和超过一个的轴轮器件构成，所述滤力轮以可活动的方式套在传力轴上，所述轴插板固定于传力轴上并与之相平行，可沿分力盘周壁运动的每个轴轮器件都由传板支持，所述弹簧的一端接挡块，另一端接轴插板，所述滤力轮上的一个或几个销杆用于以活动方式连接传板，所述接力组件是介于轴插板和传板之间并固定在传板上的刚性传力组件，它和轴插板可接触可分离，所述轴插板的一个面和所述弹簧与接力组件相对，另一面和所述挡块的另一部分或固结在滤力轮上的另一挡块相对，所述分力盘和传板是所述传力轴的包容件；

④所述控制部件，包括计时仪器及与之连接的接外齿轮；

⑤所述动力输出部件，由杠杆或轮与轴或连杆构成，它是和本发明的其它运动部件进行持续的或间歇性的接触而对外作功的部件。

2)所述广义赤纬跟踪组件，包括托架与赤纬轴和蜗杆，托架一方面利用赤纬轴与前述主轴部件中的两个托架支板铰接，另方面利用连接在它上面的蜗杆与前述蜗扇啮合。

2、根据权利要求1所述的多功能簧盘自动跟日机，其特征在于：所述弹簧部件的接头传力组件是能够把动力弹簧的恢复力变为主轴的回转力矩的组件，它包括簧接头，和固结在簧接头上的对主轴部件的承簧组件施加推力或拉力的刚性或挠性传力组件，以及该传力组件的导轨。

3、根据权利要求2所述的多功能簧盘自动跟日机，其特征在于：刚性或挠性传力组件的导轨是固定在机架上的与该传力组件构成可动接触以限定其轨迹的组件。

4、根据权利要求1所述的多功能簧盘自动跟日机，其特征在于：所述分力盘周壁的内外表面是全圆周或部分圆周的同心圆柱面。

5、根据权利要求1所述的多功能簧盘自动跟日机，其特征在于：分力盘对传力轴可以是全环绕封闭式的套在其上，或相接触而部分包围式的骑于其上，或不相接触而部分包围式的跨于其上。

6、根据权利要求1所述的多功能簧盘自动跟日机，其特征在于：传板对传力轴可以是封闭的全环绕式套于其上，或相接触而部分包围式的骑于其上，或不相接触而部分包围式的跨于其上。

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