CN1078547A - 簧盘自动跟日机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了簧盘自动跟日机。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 对采能器作功和多样跟踪，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

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，而且要求托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，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，适用地域较小;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或托架，其结构和特征为：

（1）所述广义时角自动跟踪系统包括主轴部件、一个或多个弹簧接传部件，一个或多个变速的传动副和一个或多个滤力器及控制部件;

a.所述主轴部件包括主轴和在主轴上固定连接的继传组件、蜗扇和托架支板构成，或者只包括主轴和继传组件构成，继传组件是能够把间接或直接来自动力弹簧的恢复力，既传给主轴，同时又间接或直接的传给控制部件的中转传力组件，它和接头传力组件相连;继传组件可以由固定在主轴上的推拉器件和主力轮构成，或者只由固定在主轴上的主力轮构成;推拉器件是传达动力矩的器件，它是以主轴为支点的杠板或其一部分或轮子。

b.所述弹簧接传部件，是能够储存能量的并给主轴部件提供在方向和数值上符合其所需的恢复力矩的组合件，它包括弹簧组件和接头传力组件，弹簧组件是能保证使弹簧依照所设计路线运行并产生恢复力的组件，它的一端固定于机架上，它包括弹簧及其导杆或导套和固定端连接件，或只包括弹簧与固定端连接件。为保证弹簧依照所设计路线运行的措施之一，是给弹簧加导杆或导套，但若弹簧形变行程很短或长粗比符合一定条件时，也可不加导杆或导套，接头传力组件是能够把弹簧的恢复力变为使主轴部件旋转所需力矩的组件，它是带有不同方面的连接态体的传力组件，其一方面的连接态体与弹簧组件相连，另一方面的连接态体与主轴部件相连。接头传力组件包括由带有不同方面的连接态体的挠性传力组件或刚性传力组件，以及该传力组件运行所需的导轨构成，它对应于弹簧方面的连接态体是簧接头，对应于继传组件方面的连接态体是继接头;接头传力组件也可以是使弹簧组件和继传组件直接相连的连接件，此情况下，该连接件的导轨同时也是弹簧的导杆或导套。挠性传力组件是长条形的组件或管件或板形的组件。刚性传力组件是齿条或连杆机构。以齿条为传力组件的接头传力组件的继接头是齿条的有齿边。挠性传力组件或刚性传力组件的导轨，是固定在机架上的与该传力组件构成可运动的接触以限定其轨迹的组件。

c.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，所述弹簧的一端接档块，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。

所述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。

所述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。

d.所述控制部件包括计时仪器及与之连接的接外齿轮。

此外，在设计方案中也采用了现有技术即所述赤纬跟踪组件，它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。若不考虑跟踪精度而要作单轴跟踪时，可使托架直接连接在主轴上代替赤纬跟踪组件中的其余另件。

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，可给托架或传动系统中某构件，例如齿轮，施加一力矩，使托架21转向东方，让阳光垂直照射于托架21的平面上，这时，依所设计路线运行并产生恢复力的两个弹簧组件，即分别套于导杆27上的弹簧29和18，因其各自的一端被固定于机架的代表性构件30上，所以，分别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，经过由挠性传力组件24及其外导轨25和内导轨26以及该传力组件的连接态体即簧接头28和继接头23构成的接头传力组件，对于由主力轮4和推拉器件22构成的继传组件，施以箭头F指向的恢复力距，因继传组件固定于主轴5上，故主轴5也受到箭头F指向的恢复力矩，从而由主轴5和固定于其上的蜗扇2、两个托架支板20与继传组件等构成的主轴部件全都受到该力矩的躯动作用而旋转，在图2中，两个接头传力组件通过它的连接态体簧接头28分别与弹簧29和18相连接，与推拉器件22的连接态体是继接头23，挠性传力组件24可以用软杆，或软轴，或软板，或链条，或软管，或软带等来作，外导轨25和内导轨26与它构成可运动的接触以限定其轨迹。此外，也可用刚性传力组件，例如齿条齿轮副代替软杆24和推拉器件22，即把推拉器件变成齿轮，或省略掉，而使继传组件中只保留主力轮与齿条啮合。此情况下，外导轨25和内导轨26要变成限定齿条轨迹的导轨;这种刚性接头传力组件与弹簧组件的连接态体仍是簧接头，而与继传组件的连接态体是有齿边。还有一方案，是把接头传力组件变为使弹簧与推拉器件直接相连的连接件，即把弹簧29和18的各自的导杆27，分别沿外、内导轨25和26延长，相对接为一体，把弹簧29和18加长，使其活动端通过上述连接件直接连于推拉器件22;此情况下，该连接件的外、内导轨与弹簧的导杆或导套要融合为一体，前者与后者共用同一轨道。此外，刚性传力组件也可采用连杆机构。总之，弹簧接传部件是用于储能，并给主轴部件随时提供在方向和数值上符合其所需的恢复力矩的组合件。该动力弹簧可采用拉压簧、扭簧、蜗卷弹簧或空气弹簧等;为保证弹簧依设计路线运行，一般情况下需加导杆或导套，若弹簧的形变行程很短或长粗比符合一定条件，也可省掉导套或导杆27。赤纬跟踪组件包括赤纬轴1、蜗杆3及托架21。赤纬轴1由托架21两侧横穿托架21和托架支板20，即是托架21的转轴或心轴。托架21上装有蜗杆3，蜗杆3与蜗扇2相啮合，所以托架21是被蜗扇2和赤纬轴1承载，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。这可在本装置的起动时间里，方便快捷地进行，因本装置需每日起动一次，如果不考虑跟踪精度，不要赤纬跟踪组件的话，则可只保留广义时角自动跟踪系统，此时，可把采能器通过托架直接连在主轴5上，同时，主轴5上的蜗扇和托架支板也就可省略了，这时，本装置就变成了单轴跟踪。当托架21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弹簧组件或弹簧接传部件，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21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通过变速的传动副15（变速的传动副可加在任何传动环节上，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上的，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，此时分力盘12为扇形。机架可固定于地面，阳台或屋顶上。

当托架21过正中位置而偏西时，重力矩改变方面，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21适当的偏西角上，当托架21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。到傍晚跟踪结束时，托架21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，由普通跟踪时的1∶1变为1∶2。把各种情况的时角跟踪包含在内，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续运动的对应时段中的角位移之比，由普通跟踪的1∶1变为1∶2。把各种意义的赤纬跟踪包含在内，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21快进一角度，或要使托架21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内的具体实施方式。

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，时角自动跟踪精度较高，赤纬跟踪要否及其精度高低随意。

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 (10)

1、一种簧盘自动跟日机，包括广义时角自动跟踪系统和广义赤纬跟踪组件或托架，其特征在于：广义时角自动跟踪系统由主轴部件、一个或多个弹簧接传部件、一个或多个变速的传动副、一个或多个滤力器和控制部件构成；

a.所述主轴部件包括主轴和在主轴上固定连接着的继传组件和蜗扇及托架支板构成，或者只包括主轴和继传组件构成，继传组件是能把间接或直接的来自动力弹簧的恢复力，既传给主轴，同时又间接或直接的传给控制部件的中转传力组件，它和接头传力组件相连；

b.所述弹簧接传部件，是能够储存能量的并给主轴部件提供在方向和数值上符合其所需的恢复力矩的组合件，包括弹簧组件和接头传力组件，弹簧组件是能保证使弹簧依照所设计的路线运行并产生恢复力的组件，它的一端固定于机架上，接头传力组件是能够把弹簧的恢复力变为主轴部件旋转所需力矩的组件，它是带有不同方面的连接态体的传力组件，其一方面的连接态体与弹簧组件相连，另一方面的连接态体与主轴部件相连；

c.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；

d.所述控制部件，包括计时仪器及与之连接的接外齿轮。

2、据权利要求1所述的簧盘自动跟日机，其特征是：接头传力组件包括由带有不同方面的连接态体的挠性传力组件或刚性传力组件，以及该传力组件运行所需的导轨构成;它对应于弹簧方面的连接态体是簧接头，对应于继传组件方面的连接态体是继接头;接头传力组件也可以是使弹簧组件和继传组件直接相连的连接件，此情况下该连接件的导轨，同时也是弹簧的导杆或导套。

3、据权利要求2所述的簧盘自动跟日机，其特征是：挠性传力组件是长条形的组件或管件或板形的组件。

4、据权利要求2所述的簧盘自动跟日机，其特征是：刚性传力组件是齿条或连杆机构。

5、据权利要求4所述的簧盘自动跟日机，其特征是：以齿条为传力组件的接头传力组件的继接头是齿条的有齿边。

6、据权利要求2所述的簧盘自动跟日机，其特征是：挠性传力组件或刚性传力组件的导轨，是固定在机架上的与该传力组件构成可运动的接触以限定其轨迹的组件。

7、据权利要求1所述的簧盘自动跟日机，其特征是：继传组件可以由固定在主轴上的推拉器件和主力轮构成，或只由固定在主轴上的主力轮构成。

8、据权利要求7所述的簧盘自动跟日机，其特征是：推拉器件是传达力矩的器件，它是以主轴为支点的杠板或其一部分或轮子。

9、据权利要求1所述的簧盘自动跟日机，其特征是：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。

10、据权利要求1所述的簧盘自动跟日机，其特征是：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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