CN203224040U - 机械式半自动跟踪太阳灶 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种机械式半自动跟踪太阳灶。它解决了现有太阳灶手动跟踪调节需要专人看管操作，浪费了人力资源；电子控制跟踪技术的结构复杂、造价高昂，故难以普及推广的问题。本机械式半自动跟踪太阳灶包括底座，底座上固定弓形支架，弓形支架的两端固穿一主轴，主轴的中间位置安设灶具，主轴由两端呈转动穿接托架，托架的一端由跟踪驱动机构呈转动操控连接，托架上呈滑动连接聚光器，聚光器与托架之间连设赤纬角调节机构。本机械式半自动跟踪太阳灶的设计合理、结构紧凑、跟踪准确，并且其能耗低、性价比高、应用范围广，具有良好的推广应用价值，潜藏市场开发力。

Description

机械式半自动跟踪太阳灶
技术领域
本实用新型涉及一种太阳灶，特别是一种机械式半自动跟踪太阳灶。
背景技术
太阳灶是利用太阳能辐射，通过聚光获取热量，进行炊事烹饪食物的一种装置。它不烧任何燃料；没有任何污染；正常使用时比蜂窝煤炉还要快；和煤气灶速度一致。在不可再生资源日益匮乏的今天，可再生能源的大幅度利用将是人类发展的必选道路，而太阳能具有无法估量的开发前景。
目前的太阳灶大多采用手动跟踪机构，在太阳高度角跟踪方面主要是用调节螺杆、拉杆齿条及调节套管等调节方法；在方位角跟踪方面主要有主轴旋转式和小车移动式等。但其实现跟踪调节需要专人看管操作，浪费了人力资源，进而阻碍了太阳灶的推广应用。再者使用电子控制实现的跟踪技术，其控制结构复杂、造价高昂，故难以普及推广。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过安设灶体方位，并按照设定调节角度值，便可利用电动操控自动跟踪太阳，以达到结构精简、跟踪可靠且准确的机械式半自动跟踪太阳灶。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：机械式半自动跟踪太阳灶，包括底座，其特征在于，所述底座上固定弓形支架，所述弓形支架的两端固穿一主轴，所述主轴的中间位置安设灶具，所述主轴由两端呈转动穿接托架，所述托架的一端由跟踪驱动机构呈转动操控连接，所述托架上呈滑动连接聚光器，所述聚光器与托架之间连设赤纬角调节机构。
本机械式半自动跟踪太阳灶中弓形支架的底部及侧面设有相应地区的地理纬度调节孔。在不同地域使用，可依据当地的地理纬度将弓形支架调整角度后，装配相应调节孔的位置点。整个灶体安设于场地上时，使其主轴的上端始终保持指向北极星位置。赤纬角调节机构可使聚光器绕其焦点沿主轴纵向（南北方向）摆动；跟踪驱动机构可使托架与聚光器一起绕其焦点沿主轴横向（东西方向）摆动。
在上述的机械式半自动跟踪太阳灶中，所述跟踪驱动机构包括同步电机，所述同步电机的输出轴连接减速器，所述减速器通过蜗轮副及离合器驱动连接上述托架的端部。同步电机输出的动力经过减速器进行降速，再通过蜗轮副及离合器传递至托架端部，以带动其沿主轴横向摆动。
在上述的机械式半自动跟踪太阳灶中，所述托架具有中间轨道与两侧轨道，所述聚光器的底部对应位置固设支腿，所述支腿底端固设对应套接中间轨道或两侧轨道的滑套。聚光器的底部共沿中线及左右两侧焊接四个支腿，其中中线上的两个支腿通过滑套滑动连接在中间轨道上，左右两侧的两个支腿通过滑套滑动连接在两侧轨道上。
在上述的机械式半自动跟踪太阳灶中，所述赤纬角调节机构包括与聚光器呈固定连接的扇形蜗轮，所述中间轨道上定位设置调节蜗杆，所述调节蜗杆上轴向固穿调节手柄，所述调节蜗杆与扇形蜗轮相啮合连接。通过手动驱动调节手柄正转或反转，由于调节蜗杆定位于无相对位移的托架上，从而通过啮合连接带动扇形蜗轮左右摆动，以达到聚光器同步纵向调位的目的。
在上述的机械式半自动跟踪太阳灶中，所述扇形蜗轮的侧面上贴制赤纬角刻度牌。
在上述的机械式半自动跟踪太阳灶中，所述聚光器是圆形的，且聚光器的中心位置开设通风孔。通风孔可以是圆形或正多边形，开设通风孔以减小风压，进而增加聚光器的稳定性。
在上述的机械式半自动跟踪太阳灶中，所述主轴的中间位置固设锅圈，所述灶具托放于锅圈上。锅圈的规格与灶具的底部尺寸相匹配，使灶具恰好卡设放置于锅圈上，即使灶具的托放稳定牢固，又使灶具底部中心位于焦点处。
在上述的机械式半自动跟踪太阳灶中，所述灶具的外表面涂设选择性吸收涂层。选择性吸收涂层可提高对阳光的吸收率，且减小对阳光的反射率，由此提升灶具的吸光升温效果。
在上述的机械式半自动跟踪太阳灶中，所述灶具上连通穿设供气管。通过供气管将灶具中加热所产生的水蒸汽引入至室内，或其它所需场所，以提供蒸饭、取暖、加热蓄热介质等功能。
在上述的机械式半自动跟踪太阳灶中，所述底座为T字型，其包括水平支架与竖直支架，竖直支架上端设有挂钩。由此使得整个灶体既可以平放于地面上，又可以挂置于墙体上，进而不但适用于农村平房，也可适用于城市楼房。
在上述的机械式半自动跟踪太阳灶中，所述聚光器的焦点与纵向转动中心以及横向转动中心重合，即赤纬角δD的纵向调节中心，地球时间角的横向调节中心及聚光器的焦斑中心形成“三心同一”，所述灶具坐落在该中心点上。
与现有技术相比，本机械式半自动跟踪太阳灶的设计合理、结构紧凑、跟踪准确，并且其能耗低、性价比高、应用范围广，具有良好的推广应用价值，潜藏市场开发力。
附图说明
图1是本机械式半自动跟踪太阳灶的结构示意图。
图2是本机械式半自动跟踪太阳灶中赤纬角刻度牌的示意图。
图中，1、底座；2、弓形支架；3、主轴；4、锅圈；5、灶具；5a、供气管；6、托架；6a、中间轨道；6b、两侧轨道；7、聚光器；8、通风孔；9、支腿；10、滑套；11、调节蜗杆；12、调节手柄；13、扇形蜗轮；14、赤纬角刻度牌；15、同步电机；16、减速器；17、蜗轮副；18、离合器。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1所示，本机械式半自动跟踪太阳灶包括底座1、弓形支架2、主轴3、锅圈4、灶具5、托架6、聚光器7、跟踪驱动机构及赤纬角调节机构等。
底座1具体为T字型，其包括水平支架与竖直支架，竖直支架上端设有挂钩，由此使得整个灶体既可以平放于地面上，又可以挂置于墙体上，进而不但适用于农村平房，也可适用于城市楼房。
弓形支架2的底部及侧面设有相应地区的地理纬度调节孔。底座1上开设安装孔，通过紧固螺钉穿设相应位置的地理纬度调节孔将弓形支架2固定装配在底座1的直角腔中，且一个紧固螺钉装配在水平支架的接触支撑点上，另一个紧固螺钉装配在竖直支架的接触支撑点上。弓形支架2可由凹形抛物面形成，也可通过若干弯弧状的架条组成。
弓形支架2的两端固穿一主轴3，且主轴3呈倾斜设置。主轴3的中间位置焊设锅圈4，且锅圈4的圆心位于焦点上。灶具5具体采用可密闭的高压锅，高压锅的外表面涂有选择性吸收涂层。高压锅的底部尺寸与锅圈4的规格相匹配，使其恰好卡设放置于锅圈4上，即能托放得牢固稳定，又能使高压锅的底部中心位于焦点处。高压锅的锅盖上穿设连通有供气管5a，由此通过供气管5a将锅中加热所产生的水蒸汽引入至室内，或其它所需场所，实现蒸饭、取暖、加热蓄热介质等功能。
主轴3由两端呈转动穿接托架6，且托架6位于弓形支架2的凹腔中。主轴3的低端处设置呈转动操控连接托架6端部的跟踪驱动机构，跟踪驱动机构包括同步电机15，同步电机15的输出轴连接减速器16，减速器16通过蜗轮副17及离合器18驱动连接托架6的端部。
托架6具有中间轨道6a与两侧轨道6b，托架6上呈滑动连接聚光器7，聚光器7的底部共沿中线及左右两侧焊接四个支腿9，其中中线上的两个支腿9通过滑套10滑动连接在中间轨道6a上，左右两侧的两个支腿9通过滑套10滑动连接在两侧轨道6b上。
聚光器7与托架6之间连设赤纬角调节机构，赤纬角调节机构包括与聚光器7相固定连接的扇形蜗轮13，具体为扇形蜗轮13将两端固定在聚光器7底部的两个支腿9上。托架6的中间轨道6a上定位设置调节蜗杆11，调节蜗杆11上轴向固穿调节手柄12，且调节蜗杆11与扇形蜗轮13相啮合连接。扇形蜗轮13的侧面上贴制赤纬角刻度牌14，该赤纬角刻度牌14依据太阳在整年时段中偏移位置的划分，且详情请参照图2及下表，表中当天赤纬角的计算公式为
Figure BDA00003065499200041
其中N—24节气顺序代号；n—当天在N节气的第几天。
Figure BDA00003065499200042
聚光器7为抛物面形状，且其抛物面的底部中心开设一个通风孔8。通风孔8可以是圆形或正多边形，开设通风孔8以减小风压，进而增加聚光器7的稳定性。
本机械式半自动跟踪太阳灶根据地球在太阳系实际运动形式和运动规律为基本原理来控制跟踪太阳的。指向北极星方向的主轴3可以代表地轴在太空的空间位置（即赤黄交角等于23.439281°）；当天赤纬角δD（即地球赤道平面与当天太阳、地球连心线的交角）对应着地球在公转轨道上的位置，例如春、秋分时δD=0°，夏、冬至时δD=23.439281°≈23.45°；绕主轴3的转速对应着地球自转速度，即每小时15°，而转向与地球自转方向相反。
本机械式半自动跟踪太阳灶采用“三心同一”的跟踪调节结构，即赤纬角δD的纵向调节中心；地球时间角即聚光器7绕主轴3的旋转中心，为横向调节中心；抛物面形状的聚光器7的焦斑中心，该“三心同一”，灶具5就坐落在这个中心上。
在整个灶体安设于场地上时，可依据当地的地理纬度将弓形支架2的相应调节孔位置点固装在底座1上，使其主轴3的上端始终保持指向北极星位置。通过手动驱动调节手柄12正转或反转，从而通过啮合连接带动扇形蜗轮13沿纵向摆动，以按照上述表格中整年时段所对应的刻度进行相应位置的调整，达到聚光器7的赤纬角调位。由此在当地地理纬度角Φ和当天赤纬角δD调好的前提下，聚光器7的焦斑落在锅底的中心位置，同步电机15通电开启，同步电机15输出的动力经过减速器16进行降速，再通过蜗轮副17及离合器18传递至托架6端部，根据每小时15°转速带动托架6横向摆动，即实现了自动跟踪太阳。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了底座1；弓形支架2；主轴3；锅圈4；灶具5；供气管5a；托架6；中间轨道6a；两侧轨道6b；聚光器7；通风孔8；支腿9；滑套10；调节蜗杆11；调节手柄12；扇形蜗轮13；赤纬角刻度牌14；同步电机15；减速器16；蜗轮副17；离合器18等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.机械式半自动跟踪太阳灶，包括底座，其特征在于，所述底座上固定弓形支架，所述弓形支架的两端固穿一主轴，所述主轴的中间位置安设灶具，所述主轴由两端呈转动穿接托架，所述托架的一端由跟踪驱动机构呈转动操控连接，所述托架上呈滑动连接聚光器，所述聚光器与托架之间连设赤纬角调节机构。
2.根据权利要求1所述的机械式半自动跟踪太阳灶，其特征在于，所述跟踪驱动机构包括同步电机，所述同步电机的输出轴连接减速器，所述减速器通过蜗轮副及离合器驱动连接上述托架的端部。
3.根据权利要求1所述的机械式半自动跟踪太阳灶，其特征在于，所述托架具有中间轨道与两侧轨道，所述聚光器的底部对应位置固设支腿，所述支腿底端固设对应套接中间轨道或两侧轨道的滑套。
4.根据权利要求3所述的机械式半自动跟踪太阳灶，其特征在于，所述赤纬角调节机构包括与聚光器呈固定连接的扇形蜗轮，所述中间轨道上定位设置调节蜗杆，所述调节蜗杆上轴向固穿调节手柄，所述调节蜗杆与扇形蜗轮相啮合连接。
5.根据权利要求3所述的机械式半自动跟踪太阳灶，其特征在于，所述扇形蜗轮的侧面上贴制赤纬角刻度牌。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的机械式半自动跟踪太阳灶，其特征在于，所述聚光器是圆形抛物面的，且聚光器的中心位置开设通风孔。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的机械式半自动跟踪太阳灶，其特征在于，所述主轴的中间位置固设锅圈，所述灶具托放于锅圈上。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的机械式半自动跟踪太阳灶，其特征在于，所述灶具的外表面涂设选择性吸收涂层，所述灶具上连通穿设供气管。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的机械式半自动跟踪太阳灶，其特征在于，所述底座为T字型，其包括水平支架与竖直支架，竖直支架上端设有挂钩。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的机械式半自动跟踪太阳灶，其特征在于，所述聚光器的焦点与纵向转动中心以及横向转动中心重合，即赤纬角δD的纵向调节中心，地球时间角的横向调节中心及聚光器的焦斑中心形成“三心同一”，所述灶具坐落在该中心点上。
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