CN108731277A - 面积可调且自动跟踪式太阳能灶 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了面积可调且自动跟踪式太阳能灶，包括聚光板和通过支架固定在聚光板焦点的灶体，所述聚光板底部固定承放架上，所述承放架底部铰接一个可以旋转的竖直轴，竖直轴底部连接旋转装置，承放架侧边设有仰调装置，所述聚光板上方设有遮阳板，所述遮阳板包括四个圆心角为90度扇形板，扇形板以所围成的圆的圆心为中心，在驱动机构带动下相互远离或者相互靠近；所述仰调装置包括与所述竖直轴的轴心连线夹角呈90度分布的前后仰调装置和左右仰调装置，其中，前后仰调装置调整承放架的前后仰角，左右仰调装置调整承放架的左右仰角，整个装置结构简单，并能根据太阳方向调整聚光板的角度，而且能够调整聚光板的光照面积，调整灶体的受热量。

Description

面积可调且自动跟踪式太阳能灶
技术领域
本发明涉及一种太阳灶，特别涉及一种可以调整面积可调且自动跟踪式太阳能灶。
背景技术
太阳能作为一种可以持续利用的能源，受到现代社会人们的热捧，然而受到地球自传的影响，同一个地点的太阳的照射方向和强度是随着时间而逐渐改变的，如何能够充分利用太阳光是人们一直追求和迫于解决的问题；发明申请号：201020037753.7，名称：自动同步太阳运动的向日太阳灶，该对比文件中能够调整太阳能灶偏转和俯仰的角度以充分利用太阳光，在过多太阳光照射能量充足的时候把灶台偏转一个方向避开太阳，从而单靠蓄电池供电，其方法复杂，不能根据需要而通过调整太阳光的有效辐射面积来调整能量供给量，无法精确控制太阳光有效辐射面积，从而无法精确控制供给灶台的热量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种能够控制太阳光的有效辐射面积，并能根据太阳光线方向而跟踪太阳的太阳能灶。
本发明的目的通过下述技术方案实现：面积可调且自动跟踪式太阳能灶，包括聚光板和通过支架固定在聚光板焦点的灶体，所述聚光板底部固定承放架上，所述承放架底部铰接一个可以旋转的竖直轴，竖直轴底部连接旋转装置，承放架侧边设有仰调装置，所述聚光板上方设有遮阳板，所述遮阳板包括四个圆心角为90度扇形板，扇形板以所围成的圆的圆心为中心，在驱动机构带动下相互远离或者相互靠近；所述仰调装置包括与所述竖直轴的轴心连线夹角呈90度分布的前后仰调装置和左右仰调装置，其中，前后仰调装置调整承放架的前后仰角，左右仰调装置调整承放架的左右仰角。
优选的，所述旋转装置固定在一个形状为等腰梯形的机架上，机架的上端与竖直轴对应处设有轴承；所述竖直轴顶部设有两个上下布置的旋转座，下方的旋转座包括底面和固定在底面上方的万向轴承座，上方的旋转座包括顶面和固定在顶面下方的万向轴，所述万向轴在万向轴承座里360度转动，下方的旋转座的底面连接竖直轴，上方的旋转座的顶面上部与承放架固定连接。
优选的，所述前后仰调装置包括第一直线执行器和与第一直线执行器输出轴固定连接的第一顶杆，所述左右仰调装置包括第二直线执行器和与第二直线执行器输出轴固定连接的第二顶杆，所述下方的旋转座底面固定两个相互垂直的水平支撑杆，所述第一直线执行器、第二直线执行器分别铰接在对应的水平支撑杆上，所述第一顶杆、第二顶杆与承放架底部铰接。
优选的，所述驱动机构的数量有两个且分布在不同高度上，两个驱动机构所在直线相互垂直，四个所述扇形板中，对角线上的两个扇形板底部通过其中一个驱动机构带动，另一对角线的两个扇形板通过另一驱动机构带动，所述驱动机构包括设置在承放架上的伺服电机和与伺服电机输出轴连接的涡轮蜗杆减速器，所述涡轮蜗杆减速器的输出端连接一个螺杆，两个对角线上的扇形板底部分别通过螺母与螺杆螺纹连接，其中，螺杆与其中一个扇形板底部的螺母对应处为左旋螺纹，螺杆与对角线上对立的另外一个扇形板底部的螺母对应处为右旋螺纹。
优选的，所述涡轮蜗杆减速器包括减速箱体、与伺服电机输出轴连接的蜗杆、与蜗杆连接的蜗轮以及与蜗轮面接触的螺杆，所述蜗杆、螺杆与减速箱体对应处设有轴承。
优选的，所述旋转装置包括水平放置的步进电机和与步进电机输出轴连接的主动齿轮，所述竖直轴底部设有与主动齿轮面接触的锥形齿轮，其中，锥形齿轮的齿数大于主动齿轮的齿数。
优选的，四个所述扇形板相邻侧设有胶条。
一种面积可调且自动跟踪式太阳能灶的控制方法，所述控制方法包含以下步骤：
一，旋转装置中的步进电机旋转，主动齿轮带动锥形齿轮转动，竖直轴带动承放架水平方向转动，聚光板调整到与太阳所在的方向大致一样；
二，通过前后仰调装置的第一直线执行器动作，第一顶杆伸出推动聚光板前后动作，聚光板通过万向轴以万向轴轴承座为中心旋转，前后仰角确定；
三，通过左右仰调装置的第二直线执行器动作，第二顶杆伸出推动承放架左右仰角，并使聚光板朝向太阳所在的角度；
四，伺服电机启动，通过涡轮蜗杆减速器减速并换向，蜗杆旋转并伸出，通过与螺杆螺纹连接的螺母，四个扇形板之间的相互靠近或者远离，从而调整聚光板的光照面积，控制灶体的受热量。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、左右仰调装置能够调整聚光板的左、右仰角；前后仰调装置能够调整聚光板的前、后仰角从而保证聚光板的角度能够与太阳的角度尽量保持一致，充分利用太阳光。
2、驱动机构能驱使四个扇形板往相互远离或者靠近的方向运动，当四个扇形板闭合的时候，聚光板受到扇形板遮挡，扇形板起到阻挡雨水的作用，防止聚光板在不使用时候受到雨水腐蚀；当四个扇形板逐步相互远离时候，聚光板的光照面积逐步增加，从而能够逐渐调整聚光板的聚光强度，根据灶体的需要而给予对应的热量，防止灶体烧焦。
附图说明
图1是本发明的整体结构正视图。
图2是图1中万向轴、万向轴承与竖直轴结构的局部放大图。
图3是聚光板左仰45度的正视图。
图4是驱动机构的剖视图。
图5是驱动机构的局部剖视图。
图6是图1中的俯视图。(扇形板处于关闭状态)
图7是图1中的俯视图。(扇形板处于打开状态)
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
依照图1以及图3所示的面积可调且自动跟踪式太阳能灶，包括聚光板1和通过支架2固定在聚光板1焦点的灶体3，所述聚光板1底部固定在承放架4上，所述承放架4底部铰接一个可以旋转的竖直轴5，竖直轴5底部连接旋转装置6，承放架4侧边设有可以调整聚光板1仰俯角度的仰调装置7，为了能够调整聚光板1的光照面积，从而调整灶体3的受热量，并且在长期不使用的时候，能够通过挡雨，防止聚光板1受腐蚀，所述聚光板1上方设有遮阳板8，所述遮阳板8包括四个圆心角为90度的扇形板8a，扇形板8a以所围成的圆的圆心为中心在驱动机构9带动下相互远离或者相互靠近，当扇形板8a相互远离的时候，聚光板1的光照面积逐渐增加，灶体3受热量增加，当扇形板8a相互靠近的时候，聚光板1受到遮阳板8的遮挡，聚光板1收到的光照面积逐渐减少。所述仰调装置7包括与所述竖直轴5的轴心连线夹角呈90度分布的前后仰调装置7a和左右仰调装置7b，其中，前后仰调装置7a调整承放架4的前后仰角，左右仰调装置7b调整承放架4的左右仰角，当承放架4角度固定时候，聚光板1的俯仰角度也确定，从而保证能够最大限度接近阳光的直射角度，使聚光板1能够收集到最强光照。扇形板8a在关闭时候，结合更加紧密，四个扇形板8a相邻侧设有胶条，防止雨水从扇形板8a之间的缝隙流入进入聚光板1。
所述旋转装置6固定在一个形状为等腰梯形的机架13上，机架13的上端与竖直轴5对应处设有轴承5a(在图2中所示)；所述竖直轴5顶部设有上下布置的两个旋转座，下方的旋转座10包括底面10a和固定在底面10a上方的万向轴承座10b，上方的旋转座11包括顶面11a和固定在顶面11a下方的万向轴11b，所述万向轴11b在万向轴承座10b里360度转动，下方的旋转座11的底面10a连接竖直轴5，上方的旋转座1的顶面11a上部与承放架4固定连接，承放架4通过万向轴11b以万向轴承座10b为中心旋转并使聚光板1旋转。
所述前后仰调装置7a包括第一直线执行器7a-1和与第一直线执行器7a-1输出轴固定连接的第一顶杆7a-2，所述左右仰调装置7b包括第二直线执行器7b-1和与第二直线执行器7b-1输出轴固定连接的第二顶杆7b-2，所述下方的旋转座10的底面10a固定两个相互垂直的水平支撑杆12，所述第一直线执行器7a-1、第二直线执行器7b-1分别铰接在对应的水平支撑杆12上，所述第一顶杆7a-2、第二顶杆7b-2与承放架4底部铰接,第一直线执行器7a-1动作时候，第一顶杆7a-2伸出并调整聚光板1的前后仰角；第二直线执行器7b-1动作时候，第二顶杆7b-2伸出并调整聚光板1的左右仰角。
所述驱动机构9的数量有两个且分布在不同高度上，两个驱动机构9所在直线相互垂直，四个所述扇形板8a中，对角线上的两个扇形板8a底部通过其中一个驱动机构9带动，另一对角线的两个扇形板8a通过另一驱动机构带动，所述驱动机构9包括设置在承放架5上的伺服电机9a和与伺服电机9a输出轴连接的涡轮蜗杆减速器9b，所述涡轮蜗杆减速器9b的输出端连接一个螺杆9c，两个对角线上的扇形板8a底部分别通过螺母与螺杆9c螺纹连接，其中，螺杆9c与其中一个扇形板8a底部的螺母9d对应处为左旋螺纹，螺杆9c与对角线上对立的另外一个扇形板8a底部的螺母9d对应处为右旋螺纹；伺服电机9a动作时候，通过涡轮蜗杆减速器9b的转换，螺杆9c旋转并做伸出或者收缩运动，对角上的两个扇形板8a相互远离或者相互靠近，当四个扇形板8a全部闭合时候(如图6所示)，聚光板1全部被遮挡并可免受雨水腐蚀，此时，灶体3没有收到热量辐射，当四个扇形板8a全部打开时候(如图7所示)，聚光板1全部处于太阳底下，光照面积最大，发热量最多，灶体3收到最大热量辐射。
依照图4和图5，在本实施中，所述涡轮蜗杆减速器9b包括减速箱体9b-1、与伺服电机9a输出轴连接的蜗杆9b-2、与蜗杆9b-2连接的蜗轮9b-3以及与蜗轮9b-3面接触的螺杆9c，所述蜗杆9b-2、螺杆9c与减速箱体对应处设有轴承9b-4。
所述旋转装置6包括水平放置的步进电机6a和与步进电机6a输出轴连接的主动齿轮6b，所述竖直轴5底部设有与主动齿轮6b面接触的锥形齿轮6c，其中，锥形齿轮6c的齿数大于主动齿轮6a的齿数，锥形齿轮6c将步进电机6a水平旋转运动转化为竖直轴5的旋转运动，并进行减速，防止承放架4旋转速度过快。
一种面积可调且自动跟踪式太阳能灶的控制方法，所述控制方法包含以下步骤：
一，旋转装置6中的步进电机6a旋转，主动齿轮6b带动锥形齿轮6c转动，竖直轴5带动承放架4水平方向转动，聚光板1调整到与太阳所在的方向大致一样；
二，通过前后仰调装置7a的第一直线执行器7a-1动作，第一顶杆7a-2伸出推动聚光板1前后动作，聚光板1通过万向轴11b以万向轴轴承10b座为中心旋转，前后仰角确定；
三，通过左右仰调装置7b的第二直线执行器7b-1动作，第二顶杆7b-2伸出推动承放架4左右仰角，并使聚光板1朝向太阳所在的角度；
四，伺服电机9a启动，通过涡轮蜗杆减速器9b减速并换向，蜗杆9c旋转并伸出，通过与螺杆9c螺纹连接的螺母，四个扇形板8a之间的相互靠近或者远离，从而调整聚光板1的光照面积，控制灶体3的受热量。
以上为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.面积可调且自动跟踪式太阳能灶，包括聚光板和通过支架固定在聚光板焦点的灶体，所述聚光板底部固定承放架上，所述承放架底部铰接一个可以旋转的竖直轴，竖直轴底部连接旋转装置，承放架侧边设有仰调装置，其特征在于：所述聚光板上方设有遮阳板，所述遮阳板包括四个圆心角为90度扇形板，扇形板以所围成的圆的圆心为中心，在驱动机构带动下相互远离或者相互靠近；所述仰调装置包括与所述竖直轴的轴心连线夹角呈90度分布的前后仰调装置和左右仰调装置，其中，前后仰调装置调整承放架的前后仰角，左右仰调装置调整承放架的左右仰角。
2.根据权利要求1所述的面积可调且自动跟踪式太阳能灶，其特征在于：所述旋转装置固定在一个形状为等腰梯形的机架上，机架的上端与竖直轴对应处设有轴承；所述竖直轴顶部设有两个上下布置的旋转座，下方的旋转座包括底面和固定在底面上方的万向轴承座，上方的旋转座包括顶面和固定在顶面下方的万向轴，所述万向轴在万向轴承座里360度转动，下方的旋转座的底面连接竖直轴，上方的旋转座的顶面上部与承放架固定连接。
3.根据权利要求1所述的面积可调且自动跟踪式太阳能灶，其特征在于：所述前后仰调装置包括第一直线执行器和与第一直线执行器输出轴固定连接的第一顶杆，所述左右仰调装置包括第二直线执行器和与第二直线执行器输出轴固定连接的第二顶杆，所述下方的旋转座底面固定两个相互垂直的水平支撑杆，所述第一直线执行器、第二直线执行器分别铰接在对应的水平支撑杆上，所述第一顶杆、第二顶杆与承放架底部铰接。
4.根据权利要求1所述的面积可调且自动跟踪式太阳能灶，其特征在于：所述驱动机构的数量有两个且分布在不同高度上，两个驱动机构所在直线相互垂直，四个所述扇形板中，对角线上的两个扇形板底部通过其中一个驱动机构带动，另一对角线的两个扇形板通过另一驱动机构带动，所述驱动机构包括设置在承放架上的伺服电机和与伺服电机输出轴连接的涡轮蜗杆减速器，所述涡轮蜗杆减速器的输出端连接一个螺杆，两个对角线上的扇形板底部分别通过螺母与螺杆螺纹连接，其中，螺杆与其中一个扇形板底部的螺母对应处为左旋螺纹，螺杆与对角线上对立的另外一个扇形板底部的螺母对应处为右旋螺纹。
5.根据权利要求4所述的面积可调且自动跟踪式太阳能灶，其特征在于：所述涡轮蜗杆减速器包括减速箱体、与伺服电机输出轴连接的蜗杆、与蜗杆连接的蜗轮以及与蜗轮面接触的螺杆，所述蜗杆、螺杆与减速箱体对应处设有轴承。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的面积可调且自动跟踪式太阳能灶，其特征在于：所述旋转装置包括水平放置的步进电机和与步进电机输出轴连接的主动齿轮，所述竖直轴底部设有与主动齿轮面接触的锥形齿轮，其中，锥形齿轮的齿数大于主动齿轮的齿数。
7.根据权利要求1所述的面积可调且自动跟踪式太阳能灶，其特征在于：四个所述扇形板相邻侧设有胶条。
8.一种面积可调且自动跟踪式太阳能灶的控制方法，其特征在于，所述控制方法包含以下步骤：
一，旋转装置中的步进电机旋转，主动齿轮带动锥形齿轮转动，竖直轴带动承放架水平方向转动，聚光板调整到与太阳所在的方向大致一样；
二，通过前后仰调装置的第一直线执行器动作，第一顶杆伸出推动聚光板前后动作，聚光板通过万向轴以万向轴轴承座为中心旋转，前后仰角确定；
三，通过左右仰调装置的第二直线执行器动作，第二顶杆伸出推动承放架左右仰角，并使聚光板朝向太阳所在的角度；
四，伺服电机启动，通过涡轮蜗杆减速器减速并换向，蜗杆旋转并伸出，通过与螺杆螺纹连接的螺母，四个扇形板之间的相互靠近或者远离，从而调整聚光板的光照面积，控制灶体的受热量。
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