CN114440473A - 一种可自动旋转的太阳能集热管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能热水器领域，具体是一种可自动旋转的太阳能集热管，包括转动安装座、摆动机构以及安装在所述摆动机构上的集热管；照度传感器，所述照度传感器通过导线连接有安装在所述转动安装座内的控制器。本发明通过设有转动安装座、摆动架、连杆、第一移动块、第一丝杆、第一电机、照度传感器、控制器，通过照度传感器对太阳光照强度进行实时监测，并将信号传输至控制器，控制器控制第一驱动机构和第二电机，对集热管的水平朝向和竖直朝向进行同步调节，改变太阳光照射在集热管上的角度，提高光热转换效率。

Description

一种可自动旋转的太阳能集热管
技术领域
本发明涉及太阳能热水器领域，具体是一种可自动旋转的太阳能集热管。
背景技术
在太阳能热水器进行光热转化时，太阳光的照射角度对集热管转化效率具有较大的影响，传统的太阳能热水器固定的安装在建筑物的房顶，在安装时，对集热管的朝向进行一次调节，在后续使用过程中，不同的季节以及一天中不同的时间段中，太阳光的直射角度随时在变化，集热管无法自动旋转追踪最佳的太阳光直射角度，造成转化效率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可自动旋转的太阳能集热管，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可自动旋转的太阳能集热管，包括；
转动安装座、安装在转动安装座上摆动机构以及安装在所述摆动机构上的集热管；
所述转动安装座包括与屋顶面固定连接且上端开口的固定底筒、套设在固定底筒上端边缘的转动盘以及驱动所述转动盘转动的第一驱动机构；
所述摆动机构包括安装在所述转动盘上端的一组相对设置的支撑板、安装在所述支撑板内侧并通过铰接轴与支撑板铰接的摆动架、与摆动架下端铰接并向摆动架后侧倾斜设置的连杆、与连杆铰接的第一移动块、套设在第一移动块外侧并与转动盘垂直固定连接的滑槽架、滑槽架内设有贯穿第一移动块并与第一移动块螺纹连接的第一丝杆、通过联轴器与第一丝杆连接传动并安装在滑槽架顶部的第一电机；所述摆动架上嵌套安装有等距分布的多组集热管；
所述支撑板顶部固定连接有照度传感器，所述照度传感器通过导线连接有安装在所述固定底筒内的控制器，控制器通过导线与所述第一驱动机构和第一电机电性连接。
优选的，所述支撑板一侧安装有清洁机构，所述清洁机构包括安装在摆动架前侧下方的毛刷辊、安装在毛刷辊两侧并与其转动连接的一组第二移动块、驱动一组所述第二移动块上下移动的升降机构、安装在毛刷辊两侧并位于第二移动块内侧的一组滚动齿轮、与所述滚动齿轮啮合并与支撑板固定连接的齿条板。
优选的，所述集热管上端连通有安装在摆动架顶部的水箱，水箱通过回流管与集热管下端出水口连通；所述水箱通过管道连通有安装在所述滑槽架上的补水泵，补水泵通过管道与外部水源连通。
优选的，所述第一驱动机构包括与所述转动盘下端面固定连接且与固定底筒底板转动连接的支撑轴、套接在所述支撑轴上的蜗轮、与所述蜗轮啮合且水平设置的蜗杆、与蜗杆通过联轴器连接并安装在所述固定底筒内的第二电机。
优选的，所述升降机构包括一组套设在所述第二移动块外侧并与支撑板固定连接的滑槽板、安装在所述滑槽板内并与第二移动块螺纹连接的第二丝杆、通过传动齿轮组与第二丝杆下端连接传动且水平设置的传动轴、与传动轴通过联轴器连接并安装在转动盘上的双轴电机。
优选的，所述固定底筒为上端开口的空心圆筒且下端设有环形边缘，环形边缘上开设有螺纹安装孔；所述转动盘设有与固定底筒配合的开口朝下的环形凹槽。
优选的，所述滑槽架设有供第一移动块上下滑动的第一竖直滑槽，第一丝杆安装在第一竖直滑槽内。
优选的，所述毛刷辊设置在支撑板内侧并沿摆动架水平宽度方向设置。
优选的，一组所述滑槽板设有相对设置的一组第二竖直滑槽，第二移动块嵌套安装在第二竖直滑槽内，第二丝杆安装在第二竖直滑槽内。
优选的，所述毛刷辊为表面粘接有软刷毛的圆辊。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设有转动安装座、摆动架、连杆、第一移动块、第一丝杆、第一电机、照度传感器、控制器，通过照度传感器对太阳光照强度进行实时监测，并将信号传输至控制器，控制器控制第一驱动机构和第二电机，对集热管的水平朝向和竖直朝向进行同步调节，改变太阳光照射在集热管上的角度，提高光热转换效率。
附图说明
图1为可自动旋转的太阳能集热管前侧视角的立体结构示意图。
图2为可自动旋转的太阳能集热管的右侧视角的立体结构示意图。
图3为可自动旋转的太阳能集热管的竖直剖视结构示意图。
图4为图1中A处的放大图。
图中：1、转动安装座；101、固定底筒；102、转动盘；2、支撑板；3、摆动架；4、铰接轴；5、集热管；6、水箱；7、回流管；8、补水泵；9、滑槽架；10、连杆；11、第一移动块；12、第一丝杆；13、第一电机；14、控制器；15、支撑轴；16、蜗轮；17、蜗杆；18、第二电机；19、毛刷辊；20、第二移动块；21、滑槽板；22、第二丝杆；23、传动齿轮组；24、传动轴；25、滚动齿轮；26、齿条板；27、双轴电机；28、照度传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1-4，本发明实施例中，一种可自动旋转的太阳能集热管，包括；
转动安装座1、安装在转动安装座1上摆动机构以及安装在所述摆动机构上的集热管5；
所述转动安装座1包括与屋顶面固定连接且上端开口的固定底筒101、套设在固定底筒101上端边缘的转动盘102以及驱动所述转动盘102转动的第一驱动机构；
所述摆动机构包括安装在所述转动盘102上端的一组相对设置的支撑板2、安装在所述支撑板2内侧并通过铰接轴4与支撑板2铰接的摆动架3、与摆动架3下端铰接并向摆动架3后侧倾斜设置的连杆10、与连杆10铰接的第一移动块11、套设在第一移动块11外侧并与转动盘102垂直固定连接的滑槽架9、滑槽架9内设有贯穿第一移动块11并与第一移动块11螺纹连接的第一丝杆12、通过联轴器与第一丝杆12连接传动并安装在滑槽架9顶部的第一电机13；所述摆动架3上嵌套安装有等距分布的多组集热管5；
所述支撑板2顶部固定连接有照度传感器28，所述照度传感器28通过导线连接有安装在所述固定底筒101内的控制器14，控制器14通过导线与所述第一驱动机构和第一电机13电性连接。
具体的，在使用时，设置在支撑板2顶部的照度传感器28对太阳光照射角度进行实时监测，并信号传输至控制器14，控制器14控制第一驱动机构和第一电机13，第一驱动机构带动转动盘102转动，转动盘102带动其上的摆动机构和安装在摆动机构上的集热管5水平转动，对集热管5的水平朝向进行调节，第一电机13带动第一丝杆12转动，第一丝杆12驱动第一移动块11在滑槽架9内上下移动，第一移动块11通过连杆10带动摆动架3和其上的集热管5在竖直方向上摆动，进而调节集热管5的竖直朝向，在两个方向维度上对集热管5的朝向进行调节，进行太阳光线追踪，提高光热装换效率。
需要说明的是，其中控制器14为PLC控制器，方便进行编程控制，另外，其中第一电机13为丝杆电机。
在本实施例中，所述滑槽架9设有供第一移动块11上下滑动的第一竖直滑槽，第一丝杆12安装在第一竖直滑槽内。
在本实施例中，所述集热管5上端连通有安装在摆动架3顶部的水箱6，水箱6通过回流管7与集热管5下端出水口连通；所述水箱6通过管道连通有安装在所述滑槽架9上的补水泵8，补水泵8通过管道与外部水源连通。
具体的，通过补水泵8对水箱6进行补水，回流管7实现水箱6和集热管5之间的水循环，实现循环加热，上述加热过程以及集热管5本身的结构为现有技术，本申请不再赘述。
在本实施例中，所述第一驱动机构包括与所述转动盘102下端面固定连接且与固定底筒101底板转动连接的支撑轴15、套接在所述支撑轴15上的蜗轮16、与所述蜗轮16啮合且水平设置的蜗杆17、与蜗杆17通过联轴器连接并安装在所述固定底筒101内的第二电机18。
具体的，第二电机18通过蜗杆17和蜗轮16带动支撑轴15转动，支撑轴15带动转动盘102和其上的摆动机构以及集热管5水平转动，其中第二电机18为步进电机，具有较高的调节精度。
在本实施例中，所述固定底筒101为上端开口的空心圆筒且下端设有环形边缘，环形边缘上开设有螺纹安装孔；所述转动盘102设有与固定底筒101配合的开口朝下的环形凹槽。
具体的，通过膨胀螺栓或者焊接的方式将固定底筒101与建筑物屋顶固定。
在本发明的另一个实施例中，所述支撑板2一侧安装有清洁机构，所述清洁机构包括安装在摆动架3前侧下方的毛刷辊19、安装在毛刷辊19两侧并与其转动连接的一组第二移动块20、驱动一组所述第二移动块20上下移动的升降机构、安装在毛刷辊19两侧并位于第二移动块20内侧的一组滚动齿轮25、与所述滚动齿轮25啮合并与支撑板2固定连接的齿条板26。
升降机构带动一组第二移动块20上下移动，同时滚动齿轮25在齿条板26上滚动，进而带动毛刷辊19上下移动的同时自转，对集热管5表面进行刷洗，保持集热管5表面的洁净，保证透光效率。
在本实施例中，所述升降机构包括一组套设在所述第二移动块20外侧并与支撑板2固定连接的滑槽板21、安装在所述滑槽板21内并与第二移动块20螺纹连接的第二丝杆22、通过传动齿轮组23与第二丝杆22下端连接传动且水平设置的传动轴24、与传动轴24通过联轴器连接并安装在转动盘102上的双轴电机27。
具体的，双轴电机27通过带动两侧的传动轴24转动，传动轴24通过传动齿轮组23带动第二丝杆22转动，第二丝杆22驱动第二移动块20在滑槽板21内上下移动。
在本实施例中，所述毛刷辊19设置在支撑板2内侧并沿摆动架3水平宽度方向设置。
具体的，使得毛刷辊19覆盖集热管5表面，另外，需要说明的是，在摆动架3和集热管5保持竖直状态时，才对集热管5表面进行刷洗，避免摆动架3和集热管5与毛刷辊19发生干涉。
在本实施例中，一组所述滑槽板21设有相对设置的一组第二竖直滑槽，第二移动块20嵌套安装在第二竖直滑槽内，第二丝杆22安装在第二竖直滑槽内。
具体的，通过设有第二竖直滑槽，提高第二移动块20和毛刷辊19上下移动的稳定性。
在本实施例中，所述毛刷辊19为表面粘接有软刷毛的圆辊。
具体的，避免毛刷辊19损伤集热管5表面。
工作原理：
设置在支撑板2顶部的照度传感器28对太阳光照射角度进行实时监测，并信号传输至控制器14，控制器14控制第一驱动机构和第一电机13，第二电机18通过蜗杆17和蜗轮16带动支撑轴15转动，支撑轴15带动转动盘102和其上的摆动机构以及集热管5水平转动，转动盘102带动其上的摆动机构和安装在摆动机构上的集热管5水平转动，对集热管5的水平朝向进行调节，第一电机13带动第一丝杆12转动，第一丝杆12驱动第一移动块11在滑槽架9内上下移动，第一移动块11通过连杆10带动摆动架3和其上的集热管5在竖直方向上摆动，进而调节集热管5的竖直朝向，在两个方向维度上对集热管5的朝向进行调节，进行太阳光线追踪；
在摆动架3和集热管5保持竖直状态时，才对集热管5表面进行刷洗，避免摆动架3和集热管5与毛刷辊19发生干涉，清洁时，双轴电机27通过带动两侧的传动轴24转动，传动轴24通过传动齿轮组23带动第二丝杆22转动，第二丝杆22驱动第二移动块20在滑槽板21内上下移动，同时滚动齿轮25在齿条板26上滚动，进而带动毛刷辊19上下移动的同时自转，对集热管5表面进行刷洗，保证透光效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种可自动旋转的太阳能集热管，其特征在于，包括；
转动安装座(1)、安装在转动安装座(1)上摆动机构以及安装在所述摆动机构上的集热管(5)；
所述转动安装座(1)包括与屋顶面固定连接且上端开口的固定底筒(101)、套设在固定底筒(101)上端边缘的转动盘(102)以及驱动所述转动盘(102)转动的第一驱动机构；
所述摆动机构包括安装在所述转动盘(102)上端的一组相对设置的支撑板(2)、安装在所述支撑板(2)内侧并通过铰接轴(4)与支撑板(2)铰接的摆动架(3)、与摆动架(3)下端铰接并向摆动架(3)后侧倾斜设置的连杆(10)、与连杆(10)铰接的第一移动块(11)、套设在第一移动块(11)外侧并与转动盘(102)垂直固定连接的滑槽架(9)、滑槽架(9)内设有贯穿第一移动块(11)并与第一移动块(11)螺纹连接的第一丝杆(12)、通过联轴器与第一丝杆(12)连接传动并安装在滑槽架(9)顶部的第一电机(13)；所述摆动架(3)上嵌套安装有等距分布的多组集热管(5)；
所述支撑板(2)顶部固定连接有照度传感器(28)，所述照度传感器(28)通过导线连接有安装在所述固定底筒(101)内的控制器(14)，控制器(14)通过导线与所述第一驱动机构和第一电机(13)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种可自动旋转的太阳能集热管，其特征在于，所述支撑板(2)一侧安装有清洁机构，所述清洁机构包括安装在摆动架(3)前侧下方的毛刷辊(19)、安装在毛刷辊(19)两侧并与其转动连接的一组第二移动块(20)、驱动一组所述第二移动块(20)上下移动的升降机构、安装在毛刷辊(19)两侧并位于第二移动块(20)内侧的一组滚动齿轮(25)、与所述滚动齿轮(25)啮合并与支撑板(2)固定连接的齿条板(26)。
3.根据权利要求1所述的一种可自动旋转的太阳能集热管，其特征在于，所述集热管(5)上端连通有安装在摆动架(3)顶部的水箱(6)，水箱(6)通过回流管(7)与集热管(5)下端出水口连通；所述水箱(6)通过管道连通有安装在所述滑槽架(9)上的补水泵(8)，补水泵(8)通过管道与外部水源连通。
4.根据权利要求1所述的一种可自动旋转的太阳能集热管，其特征在于，所述第一驱动机构包括与所述转动盘(102)下端面固定连接且与固定底筒(101)底板转动连接的支撑轴(15)、套接在所述支撑轴(15)上的蜗轮(16)、与所述蜗轮(16)啮合且水平设置的蜗杆(17)、与蜗杆(17)通过联轴器连接并安装在所述固定底筒(101)内的第二电机(18)。
5.根据权利要求1所述的一种可自动旋转的太阳能集热管，其特征在于，所述升降机构包括一组套设在所述第二移动块(20)外侧并与支撑板(2)固定连接的滑槽板(21)、安装在所述滑槽板(21)内并与第二移动块(20)螺纹连接的第二丝杆(22)、通过传动齿轮组(23)与第二丝杆(22)下端连接传动且水平设置的传动轴(24)、与传动轴(24)通过联轴器连接并安装在转动盘(102)上的双轴电机(27)。
6.根据权利要求1所述的一种可自动旋转的太阳能集热管，其特征在于，所述固定底筒(101)为上端开口的空心圆筒且下端设有环形边缘，环形边缘上开设有螺纹安装孔；所述转动盘(102)设有与固定底筒(101)配合的开口朝下的环形凹槽。
7.根据权利要求1所述的一种可自动旋转的太阳能集热管，其特征在于，所述滑槽架(9)设有供第一移动块(11)上下滑动的第一竖直滑槽，第一丝杆(12)安装在第一竖直滑槽内。
8.根据权利要求2所述的一种可自动旋转的太阳能集热管，其特征在于，所述毛刷辊(19)设置在支撑板(2)内侧并沿摆动架(3)水平宽度方向设置。
9.根据权利要求5所述的一种可自动旋转的太阳能集热管，其特征在于，一组所述滑槽板(21)设有相对设置的一组第二竖直滑槽，第二移动块(20)嵌套安装在第二竖直滑槽内，第二丝杆(22)安装在第二竖直滑槽内。
10.根据权利要求2所述的一种可自动旋转的太阳能集热管，其特征在于，所述毛刷辊(19)为表面粘接有软刷毛的圆辊。
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