CN110260537A - 微型塔式太阳能集热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种微型塔式太阳能集热系统，包括框架、传动装置、集热单元和电路模块；传动装置设置在框架上；集热单元有多个，均通过传动装置设置在框架上；电路模块输出端与传动装置电性连接。本发明提供的一种微型塔式太阳能集热系统，通过电路模块控制传动装置的工作状态，进而实现多个集热单元的整体工作，形成由多个集热单元构成的集热系统，降低了驱动的动力要求，整个控制过程易于实现，且该系统可以根据实际应用的场合进行调整，适用于小型的应用场合，有益于市场的推广使用；同时，系统通过镜片进行聚光，达到高倍率、高精度、高速度模块化生产，且系统占地面积小，聚光倍率高，非常适合供暖、供热以及工厂用热。

Description

微型塔式太阳能集热系统
技术领域
本发明涉及太阳能采集技术领域，更具体的，涉及一种微型塔式太阳能集热系统。
背景技术
目前太阳能集热系统为独立镜片双电机跟踪的设备架构，驱动跟踪的动力要求高，因此电机设备成本以及控制成本都很高，只适用于大型的集热系统，不适合市场的推广使用。
发明内容
本发明为克服现有的太阳能集热系统驱动跟踪的动力要求高，电机设备成本以及控制成本都很高，存在只适用于大型的集热系统，不适合市场推广使用的技术缺陷，提供一种微型塔式太阳能集热系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
微型塔式太阳能集热系统，包括框架、传动装置、集热单元和电路模块；其中：
所述传动装置设置在所述框架上；
所述集热单元有多个，均通过所述传动装置设置在所述框架上；
所述电路模块输出端与所述传动装置电性连接。
上述方案中，所述框架设置着传动装置，通过电路模块控制传动装置的工作状态，进而实现多个集热单元的整体工作，形成由多个集热单元构成的集热系统，能将太阳光聚焦到一个点上，满足集热需求，降低了驱动的动力要求；整个控制过程易于实现，且该系统可以根据实际应用的场合进行调整，适用于小型的应用场合，有益于市场的推广使用。
其中，所述传动装置包括驱动电机、纵向传动杆和横向传动杆；其中：
所述驱动电机有多个，分别与对应的所述纵向传动杆、横向传动杆的连接；
所述驱动电机与所述电路模块输出端电性连接。
上述方案中，所述驱动电机用于驱动所述纵向传动杆、横向传动杆进行转动；通过纵向传动杆、横向传动杆的转动对集热单元的集热方向进行调整。
其中，所述集热单元包括镜片、伸缩连杆、支撑杆和支架：其中：
所述镜片通过所述伸缩连杆、支撑杆设置在所述支架上；
所述支架上设置有轴承孔，所述纵向传动杆、横向传动杆穿过所述轴承孔与所述伸缩连杆连接。
上述方案中，所述支撑杆设置在镜片的几何中心位置，用于支撑镜片；伸缩连杆有两个，相互配合，用于控制镜片的朝向；所述纵向传动杆、横向传动杆与伸缩连杆连接，随着传动杆的转动，伸缩连杆做上推或者下缩的动作，从而控制镜片的朝向；轴承孔的设置用于放置轴承，为传动杆提供支撑。
其中，所述集热单元还包括三个万向旋转机构，所述的万向旋转机构包括外壳、固定座、旋转球、卡环和连接杆；其中：
所述固定座、旋转球、卡环和连接杆均设置在所述外壳中；
所述旋转球与所述伸缩连杆、支撑杆通过连接件进行连接；
所述固定座固定在所述外壳底部，所述旋转球放置在固定座上；
所述卡环卡接在所述旋转球上；
所述连接杆一端与所述卡环固定连接，另一端穿过所述外壳与所述镜片连接。
上述方案中，所述万向旋转机构为镜片提供三个支撑点，带动镜片往不同的方向进行旋转，跟随着太阳不同位置的旋转，将反射光线集中到一个点上实现聚焦；其中，所述旋转球在固定有固定座的外壳上转动，带动旋转球另一端的卡环及连接杆进行转动，实现了对聚焦位置的调整，将所述伸缩连杆、支撑杆与所述镜片实现连接。
其中，所述伸缩连杆包括支撑部件和推动部件；其中：
所述支撑部件一端与所述镜片连接，另一端与所述推动部件的一端连接；
所述推动部件另一端与所述纵向传动杆或横向传动杆连接。
上述方案中，推动部件一端与传动杆固定连接，传动杆的转动，推动部件的另一端也随着做旋转运动，从而推动支撑部件向上或者向下运动，最终带动与支撑部件连接的镜片的转向，通过分别对纵向传动杆、横向传动杆的旋转角度的控制，实现对镜片朝向的精确控制。
其中，所述纵向传动杆、横向传动杆在所述框架上均设置有多个；所述纵向传动杆、横向传动杆彼此垂直，形成一个传动网。
上述方案中，在纵向传动杆、横向传动杆形成的传动网上，均匀地设置着多个集热单元；以集热单元为基础，所述纵向传动杆、横向传动杆的数量可以依据实际的需求进行设置，从而形成大小不一的集热系统，方便用户的使用推广。
其中，所述支架底部设置有多个连接通孔，支架通过连接通孔与所述框架连接。
上述方案中，利用螺栓通过连接通孔将支架与框架固定连接，令框架为集热单元提供可靠的支撑，巩固的系统的强度。
其中，所述电路模块包括微处理器、电机驱动子模块和供电子模块；其中：
所述供电子模块与所述微处理器输入端电性连接；
所述电机驱动子模块输入端与所述微处理器输出端电性连接；
所述电机驱动子模块输出端与所述驱动电机电性连接。
其中，所述系统还包括支柱，所述支柱有多个，所述支柱的一端均与所述框架固定连接，用于支撑所述框架。
上述方案中，所述支柱用于支撑框架，便于应用时系统的稳定安置。
其中，所述框架为矩形结构，在框架上等间距地设置有多条固定杆。
上述方案中，所述的固定杆一方面提了框架的机械强度，另一方面给各个集热单元提供支撑，提升系统的整体强度。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提供的一种微型塔式太阳能集热系统，通过电路模块控制传动装置的工作状态，进而实现多个集热单元的整体工作，形成由多个集热单元构成的集热系统，降低了驱动的动力要求，整个控制过程易于实现，且该系统可以根据实际应用的场合进行调整，适用于小型的应用场合，有益于市场的推广使用；同时，系统通过镜片进行聚光，达到高倍率、高精度、高速度模块化生产，且系统占地面积小，聚光倍率高，非常适合供暖、供热以及工厂用热。
附图说明
图1为系统的框架示意图；
图2为系统局部结构示意图；
图3为集热单元的结构示意图；
图4为万向旋转机构的结构示意图；
图5为集热单元的局部示意图；
图6为电路模块的连接示意图；
其中：1、框架；2、传动装置；21、驱动电机；22、纵向传动杆；23、横向传动杆；3、集热单元；31、镜片；32、伸缩连杆；321、支撑部件；322、推动部件；33、支撑杆；34、支架；35、轴承孔；36、万向旋转机构；361、外壳361；362、固定座；363、旋转球363；364、卡环；365、连接杆；4、电路模块；41、微处理器；42、电机驱动子模块；43、供电子模块；5、支柱。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1、图2所示，微型塔式太阳能集热系统，包括框架1、传动装置2、集热单元3和电路模块4；其中：
所述传动装置2设置在所述框架1上；
所述集热单元3有多个，均通过所述传动装置2设置在所述框架1上；
所述电路模块4输出端与所述传动装置2电性连接。
在具体实施过程中，所述框架1设置着传动装置2，通过电路模块4控制传动装置2的工作状态，进而实现多个集热单元3的整体工作，形成由多个集热单元3构成的集热系统，降低了驱动的动力要求，整个控制过程易于实现，且该系统可以根据实际应用的场合进行调整，适用于小型的应用场合，有益于市场的推广使用。
更具体的，所述传动装置2包括驱动电机21、纵向传动杆22和横向传动杆23；其中：
所述驱动电机21有多个，分别与对应的所述纵向传动杆22、横向传动杆23的连接；
所述驱动电机21与所述电路模块4输出端电性连接。
在具体实施过程中，所述驱动电机21用于驱动所述纵向传动杆22、横向传动杆23进行转动；通过纵向传动杆22、横向传动杆23的转动对集热单元3的集热方向进行调整。
更具体的，如图3所示，所述集热单元3包括镜片31、伸缩连杆32、支撑杆33和支架34：其中：
所述镜片31通过所述伸缩连杆32、支撑杆33设置在所述支架34上；
所述支架34上设置有轴承孔35，所述纵向传动杆22、横向传动杆23穿过所述轴承孔35与所述伸缩连杆32连接。
在具体实施过程中，所述支撑杆33设置在镜片31的几何中心位置，用于支撑镜片31；伸缩连杆32有两个，相互配合，用于控制镜片31的朝向；所述纵向传动杆22、横向传动杆23与伸缩连杆32连接，随着传动杆的转动，伸缩连杆32做上推或者下缩的动作，从而控制镜片31的朝向；轴承孔35的设置用于放置轴承，为传动杆提供支撑。
更具体的，如图4、图5所示，所述集热单元3还包括三个万向旋转机构36，所述的万向旋转机构36包括外壳361、固定座362、旋转球363、卡环364和连接杆365；其中：
所述固定座362、旋转球363、卡环364和连接杆365均设置在所述外壳361中；
所述旋转球363与所述伸缩连杆32、支撑杆33通过连接件进行连接；
所述固定座362固定在所述外壳361底部，所述旋转球363放置在固定座362上；
所述卡环364卡接在所述旋转球363上；
所述连接杆365一端与所述卡环364固定连接，另一端穿过所述外壳361与所述镜片31连接。
在具体实施过程中，所述万向旋转机构36为镜片提供三个支撑点，带动镜片31往不同的方向进行旋转，跟随着太阳不同位置的旋转，将反射光线集中到一个点上实现聚焦；其中，所述旋转球363在固定有固定座362的外壳361上转动，带动旋转球363另一端的卡环364及连接杆365进行转动，实现了对聚焦位置的调整，将所述伸缩连杆32、支撑杆33与所述镜片31实现连接。
更具体的，所述伸缩连杆32包括支撑部件321和推动部件322；其中：
所述支撑部件321一端与所述镜片31连接，另一端与所述推动部件322的一端连接；
所述推动部件322另一端与所述纵向传动杆22或横向传动杆23连接。
在具体实施过程中，推动部件322一端与传动杆固定连接，传动杆的转动，推动部件322的另一端也随着做旋转运动，从而推动支撑部件321向上或者向下运动，最终带动与支撑部件321连接的镜片31的转向，通过分别对纵向传动杆22、横向传动杆23的旋转角度的控制，实现对镜片31朝向的精确控制。
更具体的，所述纵向传动杆22、横向传动杆23在所述框架1上均设置有多个；所述纵向传动杆22、横向传动杆23彼此垂直，形成一个传动网。
在具体实施过程中，在纵向传动杆22、横向传动杆23形成的传动网上，均匀地设置着多个集热单元3；以集热单元3为基础，所述纵向传动杆22、横向传动杆23的数量可以依据实际的需求进行设置，从而形成大小不一的集热系统，方便用户的使用推广。
更具体的，所述支架34底部设置有多个连接通孔，支架34通过连接通孔与所述框架1连接。
在具体实施过程中，利用螺栓通过连接通孔将支架34与框架1固定连接，令框架1为集热单元3提供可靠的支撑，巩固的系统的强度。
更具体的，如图6所示，所述电路模块包括微处理器、电机驱动子模块和供电子模块；其中：
所述供电子模块与所述微处理器输入端电性连接；
所述电机驱动子模块输入端与所述微处理器输出端电性连接；
所述电机驱动子模块输出端与所述驱动电机电性连接。
其中，所述系统还包括支柱5，所述支柱5有多个，所述支柱5的一端均与所述框架1固定连接，用于支撑所述框架1。
在具体实施过程中，所述支柱5用于支撑框架1，便于应用时系统的稳定安置；在实际应用中，所述的微型塔式太阳能集热系统既能实现平面铺放也可以通过所述支柱5架高使用，不受空间大小的限制，可随意变换形态，实现模块化生产。
更具体的，所述框架1为矩形结构，在框架上等间距地设置有多条固定杆。
在具体实施过程中，所述的固定杆一方面提了框架1的机械强度，另一方面给各个集热单元3提供支撑，提升系统的整体强度。
在具体实施过程中，所述系统低矮化(一般不高于1米)，不受空间大小的限制，抗风能力强、焦点固定，降低安装难度，有效解决了传统的蝶式聚光系统动焦和抗风能力低，弧形镜子成本高的问题，也解决了大型塔式各反光镜需独立计算运动成本和技术高的问题。
在具体实施过程中，所述系统通过镜片31进行聚光，达到高倍率、高精度、高速度模块化生产，且系统占地面积小，聚光倍率高，非常适合供暖、供热以及工厂用热。
实施例2
更具体的，在实施例1的基础上，所述传动装置还包括传动链，所述传动链设置在所述框架1上；所述纵向传动杆22、横向传动杆23的端部均设置有链齿，通过所述链齿设置在所述传动链上；所述驱动电机21与所述传动链连接，用于控制传动链的转动。
在具体实施过程中，通过传动链的转动，通过机械联动和共轴联动，减少电机的使用，从而带动纵向传动杆22、横向传动杆23的转动，进而实现对集热单元集热方向的控制，有效地减少了驱动电机21的数量，大大节约了系统的成本。
在具体实施过程中，所述框架1采用H型钢结构，保证了整体的平面度、稳定度、户外环境和抗风度；所述镜片31选用480MM宽度小镜片，相隔间距很小，整体随动不遮挡，采集面充分利用，每个单元9.5米*9.5米共90.25平米，单元可实现自由组合，不同组合(例如8.0米*8.0米、12米*12米等)每个单元也可以在不满足面积环境拆减安装，不影响控制。
在具体实施过程中，所述传动装置2实现多个结构联动控制，极大程度上降低了电机成本；传统的控制方式为单个电机独立控制一个位置的转动角度，而本发明所述系统实现了一个电机同时控制一排集热单元3的运作，实现多个集热单元3的共同运动。100平方米的铺设面积，根据传统方法进行系统铺设，需要400片镜片，800个电机进行驱动，而利用本发明所述系统进行铺设，仅需要36个电机即可满足所有镜片自动跟随太阳聚光。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.微型塔式太阳能集热系统，其特征在于：包括框架(1)、传动装置(2)、集热单元(3)和电路模块(4)；其中：
所述传动装置(2)设置在所述框架(1)上；
所述集热单元(3)有多个，均通过所述传动装置(2)设置在所述框架(1)上；
所述电路模块(4)输出端与所述传动装置(2)电性连接。
2.根据权利要求1所述的微型塔式太阳能集热系统，其特征在于：所述传动装置(2)包括驱动电机(21)、纵向传动杆(22)和横向传动杆(23)；其中：
所述驱动电机(21)有多个，分别与对应的所述纵向传动杆(22)、横向传动杆(23)的连接；
所述驱动电机(21)与所述电路模块(4)输出端电性连接。
3.根据权利要求2所述的微型塔式太阳能集热系统，其特征在于：所述集热单元(3)包括镜片(31)、伸缩连杆(32)、支撑杆(33)和支架(34)：其中：
所述镜片(31)通过所述伸缩连杆(32)、支撑杆(33)设置在所述支架(34)上；
所述支架(34)上设置有轴承孔(35)，所述纵向传动杆(22)、横向传动杆(23)穿过所述轴承孔(35)与所述伸缩连杆(32)连接。
4.根据权利要求3所述的微型塔式太阳能集热系统，其特征在于：所述集热单元(3)还包括三个万向旋转机构(36)，所述的万向旋转机构(36)包括外壳(361)、固定座(362)、旋转球(363)、卡环(364)和连接杆(365)；其中：
所述固定座(362)、旋转球(363)、卡环(364)和连接杆(365)均设置在所述外壳(361)中；
所述旋转球(363)与所述伸缩连杆(32)、支撑杆(33)通过连接件进行连接；
所述固定座(362)固定在所述外壳(361)底部，所述旋转球(363)放置在固定座(362)上；
所述卡环(364)卡接在所述旋转球(363)上；
所述连接杆(365)一端与所述卡环(364)固定连接，另一端穿过所述外壳(361)与所述镜片(31)连接。
5.根据权利要求3所述的微型塔式太阳能集热系统，其特征在于：所述伸缩连杆(32)包括支撑部件(321)和推动部件(322)；其中：
所述支撑部件(321)一端与所述镜片(31)连接，另一端与所述推动部件(322)的一端连接；
所述推动部件(322)另一端与所述纵向传动杆(22)或横向传动杆(23)连接。
6.根据权利要求3所述的微型塔式太阳能集热系统，其特征在于：所述纵向传动杆(22)、横向传动杆(23)在所述框架(1)上均设置有多个；所述纵向传动杆(22)、横向传动杆(23)彼此垂直，形成一个传动网。
7.根据权利要求3所述的微型塔式太阳能集热系统，其特征在于：所述支架(34)底部设置有多个连接通孔，支架(34)通过连接通孔与所述框架(1)连接。
8.根据权利要求2～6任一项所述的微型塔式太阳能集热系统，其特征在于：所述电路模块(4)包括微处理器(41)、电机驱动子模块(42)和供电子模块(43)；其中：
所述供电子模块(43)与所述微处理器(41)输入端电性连接；
所述电机驱动子模块(42)输入端与所述微处理器(41)输出端电性连接；
所述电机驱动子模块(42)输出端与所述驱动电机(21)电性连接。
9.根据权利要求8所述的微型塔式太阳能集热系统，其特征在于：还包括支柱(5)，所述支柱(5)有多个，所述支柱(5)的一端均与所述框架(1)固定连接。
10.根据权利要求9所述的微型塔式太阳能集热系统，其特征在于：所述框架(1)为矩形结构。
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