CN115055473B

CN115055473B - 一种利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置

Info

Publication number: CN115055473B
Application number: CN202210697668.0A
Authority: CN
Inventors: 黄杰; 聂蓉; 余雨婷; 莫坚; 王磊
Original assignee: HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE
Current assignee: HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE
Priority date: 2022-06-20
Filing date: 2022-06-20
Publication date: 2023-09-29
Anticipated expiration: 2042-06-20
Also published as: CN115055473A

Abstract

本发明公开了一种利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置，包括刷架和排列设置在刷架上的多个转刷，每一个转刷具有风力驱动机构，应用时，利用风力驱动各个转刷在光伏板上旋转刷拂的同时，推动刷架向前或向后水平滑行，将转刷转动刷起的尘埃又由设置成排的转刷沿水平方向推到光伏板的另一端外。所述转刷包括转盘和设在转盘底下的若干柔性刷条，若干柔性刷条随转盘的转动而在光伏板上旋转刷拂，相邻转盘上的柔性刷条在转动散开时相接触。其优点在于：能够清扫面积较大的太阳能光伏板；风力提供的各转刷旋转驱动力与刷架驱动力实现自动分配，既实现转刷旋转，又实现刷架带动整排转刷推进；刷条旋转式推进能够使清扫面不留清扫死角。

Description

一种利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置

技术领域

本发明涉及一种利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置，属于绿色新能源设施维护技术领域。

背景技术

太阳能光伏板架设在光照充足的楼顶或户外空闲场地。由于光伏板表面不能有任何遮挡阳光的覆盖物，空气中的尘埃以及被风吹起的杂物和枯叶等容易沉落在太阳能光伏板上，若不经常清理，将严重影响到光伏板的受光效率。

为解决上述问题，业内有人开始利用风能推动清扫装置来实现光伏板的自动清洁，如：一种脉冲式新能源用自洁光伏板（申请号202010632986.X），提供了如下技术解决方案：一种脉冲式新能源用自洁光伏板，包括柱状壳体，所述柱状壳体的内部设有转轴，所述转轴的上部固定连接有第一锥齿轮，所述转轴的顶部设有旋转固定盖，所述第一锥齿轮啮合连接有第一侧锥齿轮，所述第一侧锥齿轮与风动转轴固定连接，所述风动转轴的右端设有风扇，所述风动转轴的左端固定连接有风向标，所述转轴的中部设有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮啮合连接有第二侧锥齿轮，所述第二侧锥齿轮固定连接在传动转轴上，所述传动转轴的右端设有传动装置，所述传动装置的下部通过磁性控制接头与刷杆固定连接，所述柱状壳体的外侧通过光伏板固定架固定连接有光伏板，所述光伏板与刷杆相接触，所述转轴的下端设有底部转盘，所述底部转盘通过传动杆与推动杆活动连接，所述推动杆的左端设有储气装置。

该专利文献包括如下两个技术措施：一是利用气流吹光伏板的清洁部位，二是设置类似于汽车雨刮器的毛刷对光伏板的清洁面进行往复清扫。上述装置都是利用风能驱动传动装置来完成。其缺陷在于：一是刷杆以一个支点为圆心转动，其清扫面积有限，无法用于较大面积太阳能光伏板的自洁；二是结构太复杂，生产成本太高，长期使用，自身的维护也非常困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种利用风能驱动的相对简洁可靠的能够清扫大面积光伏板的自洁装置。

针对上述问题，本发明提出的技术方案是：

一种利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置，包括刷架和排列设置在刷架上的多个转刷，每一个转刷具有风力驱动机构，应用时，利用风力驱动各个转刷在光伏板上旋转刷拂的同时，推动刷架向前或向后水平滑行，将转刷转动刷起的尘埃又由设置成排的转刷沿水平方向推到光伏板的另一端外。

进一步地，所述转刷包括转盘和设在转盘底下的若干柔性刷条，若干柔性刷条随转盘的转动而在光伏板上旋转刷拂，相邻转盘上的柔性刷条在转动散开时相接触。

进一步地，所有转刷的转动方向一致。

进一步地，所述驱动机构包括具有扇叶的涡扇、扇轴和转盘轴，所述扇轴后端设有扇轴锥齿轮，所述转盘轴上端设有盘轴锥齿轮，涡扇迎风设置，涡扇的扇轴的轴向为刷架受风力滑行的方向，转盘轴竖向设置在刷架上，转盘轴上端通过盘轴锥齿轮与扇轴锥齿轮的啮合而与扇轴连接，下端与转盘连接，由迎风设置的涡扇的扇叶接受风力F，利用扇叶导向面将风力F分解出推动刷架滑行的分力F₁和推动涡扇转动分力F₂，由涡扇转动带动转盘转动。

进一步地，所述涡扇与刷架设有安装支撑涡扇的空腔柱，空腔柱内具有空腔，所述扇轴和刷架以上的转盘轴安装在空腔柱的空腔内。

进一步地，所述刷架上设有用于增加受风面积的风墙，所述风墙上有等间距设置的多个风洞，所述涡扇设置在风洞中。

进一步地，还包括利用风洞与光伏板之间的高度差安装在刷架前后的两个导风器；导风器具有由前向后向下倾斜的导风面一，导风面一的前端的高度低于风洞的高度，导风面一的后端与光伏板之间有过风间隙。

进一步地，在导风面一的前端与风洞下的风墙之间设有导风面二。

进一步地，所述刷架的左右两端的下方具有滑块和供滑块走行的左滑轨和右滑轨，所述左滑轨和右滑轨均与水平面平行。

进一步地，所述左滑轨和右滑轨的前端超出光伏板的前端，所述装置停留在左滑轨和右滑轨的前端时，已滑出光伏板的前端；所述左滑轨和右滑轨的后端超出光伏板的后端，所述装置停留在左滑轨和右滑轨的后端时，已滑出光伏板的后端。

有益效果：

1、能够清扫面积大的太阳能光伏板；

2、风力提供的各转刷旋转驱动力与刷架驱动力实现自动分配，既实现转刷旋转，又实现刷架带动整排转刷推进；

3、刷条旋转式推进能够使清扫面不留清扫死角；

4、结构简洁，涡扇转动到转盘转动，中间只有一级转角传动，使得传动变得简洁而又可靠，便于装置生产制作和安装、维护。

附图说明

图1为实施例一所述自动清扫的装置安装在光伏板上的立体示意图；

图2为实施例一所述涡扇至转刷的驱动结构的立体示意图；

图3为实施例一所述风力F作用在扇叶上分解的立体示意图；

图4为实施例二所述自动清扫的装置安装在光伏板上的立体示意图；

图5为实施例三所述自动清扫的装置安装在光伏板上的立体示意图。

图中：1、装置；2、刷架；3、转刷；301、转盘；302、柔性刷条；4、涡扇；401、扇叶；5、扇轴；501、扇轴锥齿轮；6、转盘轴；601、盘轴锥齿轮；7、风墙；701、风洞；8、导风器；801、导风面一；802、导风面二；803、过风间隙；9、空腔柱；10、滑块；11、左滑轨；12、右滑轨；13、光伏板；1301、左长边；1302、右长边。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：

如图1所示，本发明对矩形太阳能光伏板（13）安装的要求仅仅是对应的左长边（1301）和右长边（1302）均与水平面平行。在此前提下，允许对应的左长边（1301）和右长边（1302）有高度差，也就是光伏板（13）可以倾斜设置。

实施例一

如图1—3所示，一种利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置1，包括刷架2和排列设置在刷架2上的多个转刷3，每一个转刷3具有风力驱动机构，在刷架2的左右两端的下方设有滑块10和供滑块10走行的左滑轨11和右滑轨12，左滑轨11和右滑轨12分别水平设置在光伏板13对应的左长边1301和右长边1302外。应用时，利用风力驱动各个转刷3在光伏板13上旋转刷拂，同时，利用风力推动刷架2沿左滑轨11和右滑轨12向前或向后水平滑行，将转刷3转动刷起的尘埃由设置成排的转刷3沿水平方向推到光伏板13的另一端外。这样，左滑轨11和右滑轨12的长度可以任意设置，左滑轨11和右滑轨12之间的间距也可以比现有技术增加一倍以上，能够适应面积大的光伏板13的自动清扫。

这里，将左滑轨11和右滑轨12做平行于水平面的设计，就是保证刷架2滑行时水平滑行，若出现上坡坡道，则风力难以推动刷架滑行。这里要说明的是，并不要求左滑轨11和右滑轨12在同一平面上，也就是本装置1的安装姿态可以按光伏板13架设的倾斜度而倾斜。

下面是进一步的改进。

转刷3包括转盘301和设在转盘301底下的若干柔性刷条302，若干柔性刷条302随转盘301的转动而在光伏板13上旋转刷拂，相邻转盘301上的柔性刷条302在转动散开时相接触。这样能够保证不留死角的反复刷拂而不伤光伏板13的板面。

转刷3的转动方向一致。这样能够保证刷起的灰尘能够随刷架2向前推移而向前移动，实现将灰尘和杂物向前推移出去。如果转动方向不一致，则必然有相邻两个转刷3在接触区域均向后转动，将刷起的灰尘向后抛洒。

驱动机构包括涡扇4、扇轴5和转盘轴6，涡扇4具有扇叶401，扇轴5后端设有扇轴锥齿轮501，转盘轴6上端设有盘轴锥齿轮601；涡扇4迎风设置，涡扇4的扇轴5的轴向为刷架2受风力滑行的方向，转盘轴6竖向设置在刷架2上，转盘轴6上端通过盘轴锥齿轮601与扇轴锥齿轮501的啮合而与扇轴5连接，下端与转盘301连接，由迎风设置的涡扇4的扇叶401接受风力F，利用扇叶401导向面将风力F分解出推动刷架2滑行的分力F₁和推动涡扇4转动分力F₂，由涡扇4转动带动转盘301转动。

这样设置，利用扇叶401的导向面使风力F自动分出驱动刷架2滑行的分力F₁和驱动涡扇4转动的分力F₂。当然，按照流体力学原理，扇叶401的导向面还分出了气流方向的分力F₀，详见图3。

上述设置，从涡扇4转动到转盘301转动，中间只有一级转角传动，使得传动变得简洁而又可靠。

涡扇4与刷架2设有用于安装支撑涡扇4的空腔柱9，空腔柱9内具有空腔，所述扇轴5和刷架2以上的转盘轴6安装在空腔柱9的空腔内。

设计左滑轨11和右滑轨12的前端超出光伏板13的前端，当装置1停留在左滑轨11和右滑轨12的前端时，已滑出光伏板13的前端；设计左滑轨11和右滑轨12的后端超出光伏板13的后端，当装置1停留在左滑轨11和右滑轨12的后端时，已滑出光伏板13的后端。这样，就能够将灰尘和杂物完全推出光伏板13的前后两端。

实施例二

如图4所示，与实施例一的不同之处在于，刷架2上设有用于增加受风面积的风墙7，所述风墙7上有等间距设置的多个风洞701，所述涡扇4设置在风洞701中。这样设置，既不影响涡扇4受风，又能够将涡扇4间的间隙用来增加挡风面积，以增加推动刷架2滑行的动力。

实施例三

如图5所示，与上述实施例的不同之处在于：装置1还包括利用风洞701与光伏板13之间的高度差安装在刷架2前后的两个导风器8；导风器8具有由前向后向下倾斜的导风面一801，导风面一801的前端的高度低于风洞701的高度，导风面一801的后端与光伏板13之间有过风间隙803。这样，就能够将风洞701以下的风集中导入过风间隙803，大大增强过风间隙803的气流强度，能将转刷3刷起的灰尘和杂物按刷架2移动的方向吹走。

这里所述的前、后，是以导风器8远离风墙7的一端为前，反之为后。

在导风面一801的前端与风洞下的风墙7之间设有导风面二802，以避免导风面一801的前端与风洞701下的风墙7之间形成紊流，影响进入风洞701的风的风力。

上述实施例只用于更清楚的描述本发明，而不能视为限制本发明涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本发明涵盖的保护范围之中。

Claims

1.一种利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置，其特征在于：包括刷架（2）和排列设置在刷架（2）上的多个转刷（3），每一个转刷（3）具有风力驱动机构，应用时，在利用风力驱动各个转刷（3）在光伏板（13）上旋转刷拂的同时，推动刷架（2）向前或向后水平滑行，将转刷（3）转动刷起的尘埃又由设置成排的转刷（3）沿水平方向推到光伏板（13）的另一端外；所述转刷（3）包括转盘（301）和设在转盘（301）底下的若干柔性刷条（302），若干柔性刷条（302）随转盘（301）的转动而在光伏板（13）上旋转刷拂，相邻转盘（301）上的柔性刷条（302）在转动散开时相接触；所述驱动机构包括涡扇（4）、扇轴（5）和转盘轴（6），涡扇（4）具有扇叶（401），扇轴（5）后端设有扇轴锥齿轮（501），转盘轴（6）上端设有盘轴锥齿轮（601）；涡扇（4）迎风设置，涡扇（4）的扇轴（5）的轴向为刷架（2）受风力滑行的方向，转盘轴（6）竖向设置在刷架（2）上，转盘轴（6）上端通过盘轴锥齿轮（601）与扇轴锥齿轮（501）的啮合而与扇轴（5）连接，下端与转盘（301）连接，由迎风设置的涡扇（4）的扇叶（401）接受风力F，利用扇叶（401）导向面将风力F分解出推动刷架（2）滑行的分力F₁和推动涡扇（4）转动的分力F₂，由涡扇（4）转动带动转盘（301）转动；所述刷架（2）上设有用于增加受风面积的风墙（7），所述风墙（7）上有等间距设置的多个风洞（701），所述涡扇（4）设置在风洞（701）中；还包括利用风洞（701）与光伏板（13）之间的高度差安装在刷架（2）前后的两个导风器（8）；导风器（8）具有由前向后向下倾斜的导风面一（801），导风面一（801）的前端的高度低于风洞（701）的高度，导风面一（801）的后端与光伏板（13）之间有过风间隙（803）；在导风面一（801）的前端与风洞下的风墙（7）之间设有导风面二（802）。

2.根据权利要求1所述的利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置，其特征在于：所有转刷（3）的转动方向一致。

3.根据权利要求1所述的利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置，其特征在于：所述涡扇（4）与刷架（2）设有安装支撑涡扇（4）的空腔柱（9），空腔柱（9）内具有空腔，所述扇轴（5）和刷架（2）以上的转盘轴（6）安装在空腔柱（9）的空腔内。

4.根据权利要求1—3任意一项所述的利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置，其特征在于：所述刷架（2）的左右两端的下方具有滑块（10）和供滑块（10）走行的左滑轨（11）和右滑轨（12），所述左滑轨（11）和右滑轨（12）均与水平面平行。

5.根据权利要求4所述的利用风力对太阳能光伏板进行自动清扫的装置，其特征在于：所述左滑轨（11）和右滑轨（12）的前端超出光伏板（13）的前端，所述装置停留在左滑轨（11）和右滑轨（12）的前端时，已滑出光伏板（13）的前端；所述左滑轨（11）和右滑轨（12）的后端超出光伏板（13）的后端，所述装置停留在左滑轨（11）和右滑轨（12）的后端时，已滑出光伏板（13）的后端。