CN112033030B - 一种太阳能利用跟踪部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能利用跟踪部件，包括支撑壳筒、螺旋杆、导旋直动螺母、转动套筒、套筒支撑端盖和螺杆支撑端盖，本发明实现了太阳跟踪尤其是东西方向（或太阳的方位角）跟踪的目的，本发明的部件结构简单、紧凑，采用螺旋杆转动变直动、再直动变转动的传动形式，这种传动方式具有速比大且有自锁功能的特点，可减少太阳能受光部件因风载等原因产生的跟踪偏差，且是一种专门化的、提高太阳跟踪装置效率的太阳跟踪用部件。

Description

一种太阳能利用跟踪部件
技术领域
本发明属于太阳能技术领域，尤其是一种太阳能利用跟踪部件。
背景技术
太阳跟踪装置可以提高太阳光的接收效率，尤其是对于聚光法太阳能利用装置更为重要，但现有太阳跟踪装置，跟踪部件存在装置尺寸大、受驱动电机转速（每分钟转的圈数多）与地球转速（每天仅一圈）差距大的技术限制，使得无论是视日位置跟踪还是视日运动轨迹跟踪装置的变速结构复杂，且存在变速结构复杂使得跟踪装置能源消耗大等缺点，若能发明一种紧凑且结构简单的、专门用于太阳跟踪装置的部件，对减少太阳跟踪装置的复杂程度，减少跟踪装置运行的能源消耗以及减少跟踪控制的复杂程度，提高太阳能利用装置的效率，有积极意义。
发明内容
本发明的发明目的：主要针对上述情况，为克服现有技术之缺点，本发明之目的就是提供一种紧凑且结构简单的、专门用于太阳能利用的太阳跟踪部件，以减少太阳跟踪装置的复杂程度，更容易实现跟踪控制，减少装置运行的能源消耗，提高太阳能利用装置效率的太阳能利用跟踪部件。
本发明的技术方案为：提供了一种太阳能利用跟踪部件，包括支撑壳筒、螺旋杆、导旋直动螺母、转动套筒、套筒支撑端盖和螺杆支撑端盖，螺旋杆为一端设有轴承段、另一端设有输入轴段、中部设有螺旋段的圆杆件，导旋直动螺母为侧面设有一个以上侧导柱的圆形螺母，转动套筒为一端开口的、另一端外侧设有输出轴的、且内侧设有一个以上螺旋导槽的圆筒件，转动套筒设有输出轴一端的内侧设有与输出轴同轴心的轴承沉孔，轴承沉孔内设有螺旋杆端部轴承，转动套筒的螺旋导槽与导旋直动螺母的侧导柱的个数相匹配，套筒支撑端盖为心部设有阶梯孔且外侧面与支撑壳筒内侧面匹配的板件，套筒支撑端盖的板面上设有多个连接螺纹孔，套筒支撑端盖的阶梯孔内设有输出轴支撑轴承，螺杆支撑端盖为心部设有圆柱筒状凸台的阶梯状板件，螺杆支撑端盖的心部设有螺旋杆过孔，螺杆支撑端盖上与圆柱筒状凸台相对的板面上设有多个均布的连接螺纹沉孔，螺杆支撑端盖的圆柱筒状凸台内设有轴承孔，螺杆支撑端盖的轴承孔内设有螺杆轴承，圆柱筒状凸台旋装于转动套筒内，圆柱筒状凸台的外径与转动套筒的内径匹配，套筒支撑端盖和螺杆支撑端盖分别固定于支撑壳筒的两端，转动套筒位于支撑壳筒之内，转动套筒的输出轴经输出轴支撑轴承伸出支撑壳筒，导旋直动螺母旋装于螺旋杆上，导旋直动螺母的侧导柱匹配的位于螺旋导槽 内，螺旋杆的轴承段插装于螺旋杆端部轴承之内，螺旋杆的输入轴段经螺杆轴承和螺旋杆过孔伸出螺杆支撑端盖，螺旋杆的输入轴段设有键槽，转动套筒的输出轴的、螺旋杆、螺旋杆端部轴承的、输出轴支撑轴承的、螺杆轴承的、螺旋杆过孔的、轴承孔的中心轴线相互重合。
所述的支撑壳筒由一个筒壳管和倾动耳轴构成的部件，筒壳管的断面为四边形，两个倾动耳轴的中心轴线重合且对称的固定于筒壳管外侧面上，倾动耳轴的中心轴线水平且与转动套筒的输出轴的中心轴线垂直交叉。
本发明的有益效果是：本发明的结构简单、紧凑，实现太阳跟踪尤其是东西方向（或太阳的方位角）更容易，装置速比大且具有自锁功能，减少了因风载等原因产生的跟踪偏差，是一种专门化的、提高太阳跟踪装置效率的太阳跟踪用部件。
附图说明
图1为本发明的主要部件的剖视装配示意图。
图2为本发明的支撑壳筒的结构示意图。
图3为本发明的转动套筒的结构示意图。
图4为本发明的螺旋杆的结构示意图。
图5为本发明的导旋直动螺母的结构示意图。
图6为本发明的螺杆支撑端盖的剖视图。
图7为本发明的螺杆支撑端盖的轴向图。
图8为本发明的套筒支撑端盖的轴向图。
图9为本发明的套筒支撑端盖的剖视图。
图10为本发明实现太阳跟踪的原理示意图。
其中：1为支撑壳筒；2为螺旋杆；3为导旋直动螺母；4为转动套筒5为套筒支撑端盖；6为螺杆支撑端盖；7为侧导柱；8为输出轴；9为螺旋导槽；10为端部轴承；11为输出轴支撑轴承；12为螺杆轴承；201为筒壳管；202为倾动耳轴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1至图10给出一种太阳能利用跟踪部件，包括支撑壳筒1、螺旋杆2、导旋直动螺母3、转动套筒4、套筒支撑端盖5和螺杆支撑端盖6，螺旋杆2为一端设有轴承段、另一端设有输入轴段、中部设有螺旋段的圆杆件，导旋直动螺母3为侧面设有一个以上侧导柱7的圆形螺母，转动套筒4为一端开口的、另一端外侧设有输出轴8的、且内侧设有一个以上螺旋导槽9的圆筒件，转动套筒4设有输出轴8一端的内侧设有与输出轴8同轴心的轴承沉孔，轴承沉孔内设有螺旋杆端部轴承10，转动套筒4的螺旋导槽9与导旋直动螺母3的侧导柱7的个数相匹配，套筒支撑端盖5为心部设有阶梯孔且外侧面与支撑壳筒1内侧面匹配的板件，套筒支撑端盖5的板面上设有多个连接螺纹孔，套筒支撑端盖5的阶梯孔内设有输出轴支撑轴承11，螺杆支撑端盖6为心部设有圆柱筒状凸台的阶梯状板件，螺杆支撑端盖6的心部设有螺旋杆过孔，螺杆支撑端盖6上与圆柱筒状凸台相对的板面上设有多个均布的连接螺纹沉孔，螺杆支撑端盖6的圆柱筒状凸台内设有轴承孔，螺杆支撑端盖6的轴承孔内设有螺杆轴承12，圆柱筒状凸台旋装于转动套筒4内，圆柱筒状凸台的外径与转动套筒4的内径匹配，套筒支撑端盖5和螺杆支撑端盖6分别固定于支撑壳筒1的两端，转动套筒4位于支撑壳筒1之内，转动套筒4的输出轴经输出轴支撑轴承11伸出支撑壳筒1，导旋直动螺母3旋装于螺旋杆2上，导旋直动螺母3的侧导柱7匹配的位于螺旋导槽9 内，螺旋杆2的轴承段插装于螺旋杆端部轴承10之内，螺旋杆2的输入轴段经螺杆轴承12和螺旋杆过孔伸出螺杆支撑端盖6，螺旋杆2的输入轴段设有键槽，转动套筒4的输出轴的、螺旋杆2、螺旋杆端部轴承10的、输出轴支撑轴承11的、螺杆轴承12的、螺旋杆过孔的、轴承孔的中心轴线相互重合。
所述的支撑壳筒1由一个筒壳管201和倾动耳轴202构成的部件，筒壳管201的断面为四边形，两个倾动耳轴202的中心轴线重合且对称的固定于筒壳管201外侧面上，倾动耳轴202的中心轴线水平且与转动套筒4的输出轴的中心轴线垂直交叉。
实施例一：本发明用于视日运动轨迹跟踪时，运行前备好前文所述各部件并将各部件连接组装好（见图1），螺旋杆的螺旋段的长度为450mm，螺旋杆2每转一圈导旋直动螺母沿螺旋杆移动的距离2mm，导旋直动螺母3从螺旋杆2一端移动到另一端时，导旋直动螺母3上的侧导柱7拨动螺旋导槽9使转动套筒转动过的角度为180°【相当于转动套筒与螺旋杆的速比1:200】，将倾动耳轴202支撑于外配的支撑件上，此时，将倾动耳轴202的中心轴线处于水平位置且东西走向（太阳正午时刻与太阳光线垂直），将外配的调速电机A的输出轴与本发明的螺旋杆2的输入轴段相连（图10），将外配的调速电机A用螺钉经连接螺纹沉孔固定于螺杆支撑端盖6上，将外配的且固定于转动套筒的输出轴上太阳光收集部件B（如聚光器）的受光面与输出轴的中心轴线重合（或平行），外配的调速电机A驱动螺旋杆2转动时，螺旋杆2带动导旋直动螺母3沿螺旋杆2直线移动，此时，导旋直动螺母3的侧导柱7经螺旋导槽9驱使转动套筒4转动，转动套筒4的输出轴8带动太阳光收集部件B转动。调节调速电机的转速使与太阳光收集部件B（如聚光器）的受光面朝着太阳并与太阳同步转动，就可实现对太阳的东西向的同步跟踪【太阳运动规律以及几何原理很容易证明：受光面绕与东西走向且水平的倾动耳轴202的轴线垂直交叉的直线为转轴旋转时，若当天正午时刻受光面既与太阳光垂直又与倾动耳轴202的中心轴线和输出轴的中心轴线所在平面重合（或平行），受光面朝着太阳并与太阳同步转动时，太阳光线在一个白昼的时段内近似垂直的投向受光面】，这样，本发明在外配电机及其它外配部件的配合下就实现了视日运动轨迹跟踪。
实施例二：本发明用于视日位置跟踪时，运行前备好前文所述各部件并将各部件连接组装好（见图1），螺旋杆2的螺旋段的长度为450mm，螺旋杆2每转一圈导旋直动螺母3沿螺旋杆移动的距离8mm，导旋直动螺母3从螺旋杆2一端移动到另一端时，导旋直动螺母3上的侧导柱7拨动螺旋导槽9使转动套筒转动过的角度为180°【相当于转动套筒与螺旋杆的速比1:50】，将倾动耳轴202支撑于外配的支撑件上，此时，将倾动耳轴202的中心轴线处于水平位置且东西走向，将倾动耳轴202与外配的支撑部件以及伺服调速电机连接好，将外配的调速电机A的输出轴与本发明的螺旋杆2的输入轴段相连（图10），将外配的调速电机A用螺钉经连接螺纹沉孔固定于螺杆支撑端盖6上，将外配的且固定于转动套筒的输出轴上视日部件B（如聚光器）的受光面与输出轴的中心轴线平行，外配的控制系统与伺服调速电机以及调速电机A连接好，外配的调速电机A驱动螺旋杆2转动时，螺旋杆2带动导旋直动螺母3沿螺旋杆2直线移动，此时，位于转动套筒4的螺旋导槽9内的侧导柱7，驱使转动套筒4转动，转动套筒4的输出轴8带动视日部件B朝着太阳转动，调节调速电机的转速使之与视日（如聚光器）部件B的受光面朝着太阳转动实现太阳方位角的跟踪，外配的控制系统调节伺服调速电机转动使倾动耳轴202转动并带动本发明的输出轴8以及视日部件B与太阳高度变化一致的方向倾动，实现对太阳高度角的跟踪，这样，本发明在外配电机及控制系统的驱动下就实现了视日位置跟踪。
本发明的技术方案和实施例表明，本发明实现了太阳跟踪尤其是东西方向（或太阳的方位角）的目的，本发明的部件结构简单、紧凑，采用螺旋杆转动变直动、再直动变转动的传动形式，这种传动方具有式速比大且有自锁功能的特点，可减少太阳能受光部件因风载等原因产生的跟踪偏差，且是一种专门化的、提高太阳跟踪装置效率的太阳跟踪用部件。

Claims (2)

1.一种太阳能利用跟踪部件，包括支撑壳筒（1）、螺旋杆（2）、导旋直动螺母（3）、转动套筒（4）、套筒支撑端盖（5）和螺杆支撑端盖（6），其特征在于：螺旋杆（2）为一端设有轴承段、另一端设有输入轴段、中部设有螺旋段的圆杆件，导旋直动螺母（3）为侧面设有一个以上侧导柱（7）的圆形螺母，转动套筒（4）为一端开口的、另一端外侧设有输出轴（8）的、且内侧设有一个以上螺旋导槽（9）的圆筒件，转动套筒（4）设有输出轴（8）一端的内侧设有与输出轴（8）同轴心的轴承沉孔，轴承沉孔内设有螺旋杆端部轴承（10），转动套筒（4）的螺旋导槽（9）与导旋直动螺母（3）的侧导柱（7）的个数相匹配，套筒支撑端盖（5）为心部设有阶梯孔且外侧面与支撑壳筒（1）内侧面匹配的板件，套筒支撑端盖（5）的板面上设有多个连接螺纹孔，套筒支撑端盖（5）的阶梯孔内设有输出轴支撑轴承（11），螺杆支撑端盖（6）为心部设有圆柱筒状凸台的阶梯状板件，螺杆支撑端盖（6）的心部设有螺旋杆过孔，螺杆支撑端盖（6）上与圆柱筒状凸台相对的板面上设有多个均布的连接螺纹沉孔，螺杆支撑端盖（6）的圆柱筒状凸台内设有轴承孔，螺杆支撑端盖（6）的轴承孔内设有螺杆轴承（12），圆柱筒状凸台旋装于转动套筒（4）内，圆柱筒状凸台的外径与转动套筒（4）的内径匹配，套筒支撑端盖（5）和螺杆支撑端盖（6）分别固定于支撑壳筒（1）的两端，转动套筒（4）位于支撑壳筒（1）之内，转动套筒（4）的输出轴经输出轴支撑轴承（11）伸出支撑壳筒（1），导旋直动螺母（3）旋装于螺旋杆（2）上，导旋直动螺母（3）的侧导柱（7）匹配的位于螺旋导槽（9） 内，螺旋杆（2）的轴承段插装于螺旋杆端部轴承（10）之内，螺旋杆（2）的输入轴段经螺杆轴承（12）和螺旋杆过孔伸出螺杆支撑端盖（6），螺旋杆（2）的输入轴段设有键槽，转动套筒（4）的输出轴的、螺旋杆（2）、螺旋杆端部轴承（10）的、输出轴支撑轴承（11）的、螺杆轴承（12）的、螺旋杆过孔的、轴承孔的中心轴线相互重合。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能利用跟踪部件，其特征在于：所述的支撑壳筒（1）由一个筒壳管（201）和倾动耳轴（202）构成的部件，筒壳管（201）的断面为四边形，两个倾动耳轴（202）的中心轴线重合且对称的固定于筒壳管（201）外侧面上，倾动耳轴（202）的中心轴线水平且与转动套筒（4）的输出轴的中心轴线垂直交叉。
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