CN217504021U - 一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架。该支架包括底座、支撑杆、放置支架、支撑架、套管、套管接头、连接头、气弹簧、耳板，气弹簧包括气缸、活塞杆、气撑头、扣拉线、手柄开关。所述气弹簧为可控气弹簧，可通过手柄开关控制气弹簧伸缩来调节支架的升降，使光伏阵列或太阳能集热器的倾角在调节时平稳且在升降高度上保持一致。本实用新型可以省时省力并且方便快捷的调节光伏阵列或太阳能集热器的安装倾角，且可控气弹簧能自行锁定。通过对光伏或光热固定可调支架进行调节，可提高光伏阵列或太阳能集热器上接收的太阳辐射量，从而增加发电系统的发电量或集热系统的得热量。

Description

一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架

技术领域

本实用新型涉及光伏发电与太阳能热利用设备技术领域和可控气弹簧技术领域，具体为一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架。

背景技术

光伏发电装置是利用光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种发电装置，太阳能集热器是将太阳辐射能转化为热能的装置。发电系统发电量和集热系统得热量的多少主要取决于吸收的太阳辐射量，通过对光伏或光热固定可调支架进行调节，可提高光伏阵列或太阳能集热器上接收的太阳辐射量，从而增加发电系统的发电量或集热系统的得热量。

常见的支架分为固定支架、跟踪支架等。固定支架装配到一个角度后便无法根据不同时间日照高度的变化及时进行适应性调节；跟踪支架可靠性低、维护程度复杂且成本高，无法得到大量推广；固定可调支架根据当地经纬度和太阳辐射量等条件，通过定期调节光伏阵列或太阳能集热器的倾角，采用各时间段内平均最佳倾角条件来获得较高的年发电量或得热量。但是现有的固定可调支架在倾角调节时不够灵活，且需拆装多组螺钉，导致其倾角调节过于繁琐，影响了光伏阵列或太阳能集热器的安装和使用效果。

实用新型专利(CN212935825U)公开了一种固定可调节倾角光伏支架，通过设计第一支撑架、第二支撑架、弧形架、支撑杆来固定和调节倾角。使加固套和加固板相互滑动连接，其加固板一端在加固套内部进行滑移，使其通过固定块插入到对应的固定孔内进行固定，从而达到定位效果，保证转动角度为33°和13°，通过不同季节调节组件倾角来追踪太阳高度角、达到有效增加发电量的效果。此装置与传统的固定可调节倾角支架系统相比较，虽然机械原理稳定，结构可靠性高，耐久性能优越，但是对于光伏阵列倾角调节的灵活度不够高，并且能调节的角度较少，达不到省时省力并且方便快捷的调节倾角的效果。

实用新型专利(CN204156787U)公开了一种可手动调节组件安装倾角的光伏阵列支架，其中倾角调节机构包括转动杆和调节杆，转动杆与主梁连成一体件，调节杆、立柱与所述一体件形成三角形布置，从而调节杆通过不同的连接孔或槽与立柱的连接能将光伏组件调节到不同的倾角；通过配重单元能平衡该光伏阵列支架位于主梁侧的部分的重力绕转轴转动时产生的旋转力矩。但是附加了配重单元，使得支架的自重变大，使得整个倾角调节过程更加不便，调节方式不够轻松灵活，不仅增加材料成本，同时也增加安装、运输的工作量。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有固定可调支架倾角的调节不够灵活、方便，后期拆装繁琐，影响光伏阵列或太阳能集热器调节和使用效果等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型为一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架，涉及光伏发电与太阳能热利用设备技术领域和可控气弹簧技术领域。所述一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架包括底座、支撑杆、放置支架、支撑架、套管、套管接头、连接头、可控气弹簧、耳板，所述支撑杆底部由底座固定，所述支撑杆顶部通过耳板铰接在支撑架上，所述放置支架焊接在支撑架上，所述光伏阵列或太阳能集热器通过边压块和中压块固定在放置支架上；所述可控气弹簧包括气缸、活塞杆、气撑头、扣拉线、手柄开关，所述可控气弹簧的气缸侧的连接头通过耳板铰接在支撑架上，所述可控气弹簧的活塞杆侧的气撑头通过耳板铰接在支撑杆上，所述气缸内部含有活塞，所述扣拉线由手柄开关控制，连接气撑头与手柄开关，并通过套管接头设置于套管之中。

优选地，所述手柄开关用于控制可控气弹簧的伸缩，使放置支架和支撑架同步升降，所述可控气弹簧有自锁功能。

优选地，6个所述耳板连接在对应的支撑架和支撑杆上。

优选地，所述套管横向焊接在支撑架之间，2个所述套管接头焊接在套管上。

优选地，所述气缸为密闭气缸，活塞杆在气缸的内部作直线运动，气缸内充满惰性气体或者油气混合物；通过气撑头打开活塞杆上的通孔，使活塞左右两腔相通，由于活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积，在气体压力的作用下，向截面积小的一侧产生压力，即可控气弹簧的弹力，通过设置不同的气压或者不同直径的活塞杆来设定弹力的大小。

优选地，用于屋顶光伏发电和户用供暖时，该光伏或光热固定可调支架采用混凝土底座固定；用于地面光伏发电或集中供暖时，该光伏或光热固定可调支架采用金属螺旋地桩支撑固定。

本实用新型所达到的有益效果是：

(1)本实用新型通过一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架，可以省时省力并且方便快捷的调节光伏阵列或太阳能集热器的倾角。根据当地经纬度和太阳辐射量等条件，通过定期调节光伏阵列或太阳能集热器的倾角，采用各时间段内平均最佳倾角条件，来获得较多的年发电量或得热量。

(2)本支架结构简单、安装方便，可实现单人操作，通过可控气弹簧使放置支架和支撑架同步升降，光伏阵列或太阳能集热器的倾角在调节时更为平稳且在升降高度上保持一致，同时可以自行锁定，本支架能够适应各种环境的安装，并且维修简便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型，下面将用附图来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例共同用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型支架的整体结构示意图；

图2为支撑杆和可控气弹簧通过耳板连接处的结构示意图；

图3为本实用新型中可控气弹簧的结构示意图；

图4为可控气弹簧结构剖面示意图；

图5为适用于地面光伏发电的金属螺旋地桩支架结构示意图；

图6为适用于屋顶光伏发电的混凝土底座支架结构示意图；

图7为适用于集中供暖的金属螺旋地桩支架结构示意图；

图8为适用于户用供暖的混凝土底座支架结构示意图；

其中：1、底座；2、支撑杆；3、放置支架；4、支撑架；5、套管；6、套管接头；7、连接头；8、可控气弹簧；801、气缸；802、活塞杆；803、气撑头；804、扣拉线；805、手柄开关；806、活塞；9、耳板；10、光伏阵列；11、太阳能集热器；12、边压块；13、中压块；14、螺旋地桩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的装置进行清楚和完整地描述。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1，本实用新型提供一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架，包括底座1、支撑杆2、放置支架3、支撑架4、套管5、套管接头6、连接头7、可控气弹簧8、耳板9，支撑杆2底部由底座1固定，支撑杆2顶部通过耳板9铰接在支撑架4上，放置支架 3焊接在支撑架4上，套管5横向焊接在支撑架4之间，2个套管接头6焊接在套管5上，扣拉线804连接气撑头803，通过套管接头6 连通到套管5中由手柄开关805控制。

参照图2，为支撑杆2和可控气弹簧8通过耳板9连接处的结构示意图，6个耳板9铰接在对应的支撑架4和支撑杆2上，可在光伏阵列10或太阳能集热器11倾角调节时随着可控气弹簧8旋转。

参照图3，为本实用新型中可控气弹簧的结构示意图，可控气弹簧8包括气缸801、活塞杆802、气撑头803、扣拉线804、手柄开关805，可控气弹簧8顶部通过耳板9铰接在支撑架4上，可控气弹簧8的气缸801侧设有连接头7，2个连接头7均铰接在耳板9上，将气弹簧8与支撑架4相连，可控气弹簧8的活塞杆802侧设有气撑头803，2个气撑头803均铰接在耳板9上，将气弹簧8与支撑杆 2相连，扣拉线804连接气撑头803与手柄开关805，通过套管接头 6设置于套管5之中，手柄开关805用于控制可控气弹簧8的伸缩，使放置支架3和支撑架4同步升降，使得光伏阵列10或太阳能集热器 11的倾角在调节时更为平稳且在升降高度上保持一致，可控气弹簧 8有自锁功能。

参照图4，为可控气弹簧结构剖面示意图，气缸801为密闭气缸，活塞杆802在气缸801的内部作直线运动，气缸801内充满惰性气体或者油气混合物，活塞806在可控气弹簧8内部，通过气撑头803打开活塞杆802上的通孔，使活塞806左右两腔相通，由于活塞杆802的横截面积小于内部活塞806的横截面积，在气体压力的作用下，向截面积小的一侧产生压力，即可控气弹簧8的弹力，通过设置不同的气压或者不同直径的活塞杆802来设定弹力的大小。

实施例一

参照图5和图6，为本实用新型在基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架上安装光伏阵列10的实施例一。如图5所示，光伏或光热固定可调支架上安装2行4列的光伏阵列，由8块310W单晶光伏组件构成，每一块光伏组件的质量为18.5kg，长为1.65m，宽为 1m，光伏组件通过中压块13和边压块12固定在放置支架3上，光伏或光热固定可调支架用于地面光伏发电时，底座采用承载力和稳定性较好的金属螺旋地桩14来固定在地面上，基于气弹簧8控制可达到省时省力调节光伏阵列倾角的作用。如图6所示，光伏或光热固定可调支架上安装了2块310W单晶光伏组件，每一块光伏组件的质量为18.5kg，长为1.65m，宽为1m，光伏组件通过中压块13 和边压块12固定在放置支架3上，光伏或光热固定可调支架用于屋顶光伏发电时，底座采用混凝土底座1固定能更方便的安装在屋顶上，基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架结构简单，且可实现单人轻松操作。本实用新型可在15°～55°范围内根据当地经纬度、太阳高度角和太阳辐射量等条件来调节倾角，例如一年可按季节进行4 次调节，也可按月份进行12次调节，采用各时间段内平均最佳倾角条件来获得年最佳发电量，在稍加成本的基础上获得远优于固定支架的光伏发电量，同时安装与维护成本远远小于跟踪支架。

实施例二

参照图7和图8，为本实用新型在基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架上安装太阳能平板集热器11的实施例二，如图7所示，是由一块采光面积为14.6m²的大型太阳能平板集热器通过边压块 12固定在放置支架3上，其质量为185kg，长为5.96m，宽为2.52m。光伏或光热固定可调支架上安装大型平板集热器用于集中供暖时，底座采用承载力和稳定性更好的金属螺旋地桩14来固定，基于气弹簧8可达到省时省力调节大尺寸平板型太阳能集热器倾角的作用。如图8所示，光伏或光热固定可调支架上安装了2块太阳能平板集热器，每块平板集热器质量为36kg，长为2m，宽为1m，通过中压块13和边压块12固定在放置支架3上，光伏或光热固定可调支架用于户用供暖时，底座采用混凝土底座1固定在屋顶上，且可实现单人轻松操作。通过可调支架调节其倾角，使太阳能平板集热器在跨季节热利用中获得较高的得热量，满足冬季供暖和全年生活热水的需求。在冬季调节到最佳倾角，获取最大得热量；在夏季调节支架可避免太阳直射，防止集热器过热。通过基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架，可以省时省力并且方便快捷的实现太阳能平板集热器倾角的调节。可根据用户热水温度需求、太阳高度角和太阳辐射量确定各季节最佳倾角条件，以此来获得优于固定支架的得热量和避免夏季过热问题。

本实用新型的工作原理：

可控气弹簧的内部构造为一根可在密闭气缸内作直线运动的活塞杆，密闭气缸内充满了惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，活塞设置于可控气弹簧内部，通过气撑头打开活塞杆上的通孔，使活塞左右两腔相通，由于活塞杆的横截面积小于内部活塞的横截面积，在气体压力的作用下，向截面积小的一侧产生压力，即可控气弹簧的弹力，通过设置不同的气压或者不同直径的活塞杆来设定弹力的大小。在可控气弹簧的控制下，放置支架和支撑架同步升降，使得光伏阵列或太阳能集热器的倾角在调节时更为平稳且在升降高度上保持一致，在实际使用时，单人即可操作，可以省时省力并且方便快捷的调节光伏阵列或太阳能集热器的倾角，同时可以自行锁定。调节倾角能够增加光伏阵列或太阳能集热器吸收的太阳辐射量，从而增加发电系统的发电量或集热系统的得热量。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型装置进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架，其特征在于，包括底座(1)、支撑杆(2)、放置支架(3)、支撑架(4)、套管(5)、套管接头(6)、连接头(7)、可控气弹簧(8)、耳板(9)，所述支撑杆(2)底部由底座(1)固定，所述支撑杆(2)顶部通过耳板(9)铰接在支撑架(4)上，所述放置支架(3)焊接在支撑架(4)上，光伏阵列(10)或太阳能集热器(11)通过边压块(12)和中压块(13)固定在放置支架(3)上；

所述可控气弹簧(8)包括气缸(801)、活塞杆(802)、气撑头(803)、扣拉线(804)、手柄开关(805)，所述可控气弹簧(8)的气缸(801)侧的连接头(7)通过耳板(9)铰接在支撑架(4)上，所述可控气弹簧(8)的活塞杆(802)侧的气撑头(803)通过耳板(9)铰接在支撑杆(2)上，所述气缸(801)内部含有活塞(806)，所述扣拉线(804)由手柄开关(805)控制，连接气撑头(803)与手柄开关(805)，并通过套管接头(6)设置于套管(5)之中。

2.根据权利要求1所述的一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架，其特征在于，所述手柄开关(805)用于控制可控气弹簧(8)的伸缩，使放置支架(3)和支撑架(4)同步升降，所述可控气弹簧(8)有自锁功能。

3.根据权利要求1所述的一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架，其特征在于，6个所述耳板(9)连接在对应的支撑架(4)和支撑杆(2)上。

4.根据权利要求1所述的一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架，其特征在于，所述套管(5)横向焊接在支撑架(4)之间，2个所述套管接头(6)焊接在套管(5)上。

5.根据权利要求1所述的一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架，其特征在于，所述气缸(801)为密闭气缸，活塞杆(802)在气缸(801)的内部作直线运动，气缸(801)内充满惰性气体或者油气混合物；通过气撑头(803)打开活塞杆(802)上的通孔，使活塞(806)左右两腔相通，由于活塞杆(802)的横截面积小于活塞(806)的横截面积，在气体压力的作用下，向截面积小的一侧产生压力，即可控气弹簧(8)的弹力，通过设置不同的气压或者不同直径的活塞杆(802)来设定弹力的大小。

6.根据权利要求1所述的一种基于气弹簧的光伏或光热固定可调支架，其特征在于，用于屋顶光伏发电和户用供暖时，该光伏或光热固定可调支架采用混凝土底座(1)固定；用于地面光伏发电或集中供暖时，该光伏或光热固定可调支架采用金属螺旋地桩(14)支撑固定。

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