CN2290817Y - 太阳能集热器 - Google Patents

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崔金岩
贾瑞福
王忠增
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    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

一种太阳能集热器,其特征在于:集光笼架2上固定凸透镜1及集热体13,集热体13内设受热腔12,受热腔12位于透镜1的焦点位置,集光器笼架2铰链U型叉3及可活动穿过U型叉轴5中缝的弧形孔条4,U型叉轴5由轴承安装在轴套6中,轴套6通过垂直固定在它上面的双杆铰链立柱9,双杆上固定与U型叉轴5平行的直管16,直管16下端固定可活动穿过立柱9中缝的弧形孔条8,上端固定弧形滑板15,其平面与U形叉轴5垂直。

Description

太阳能集热器
本实用新型涉及一种工业和生活用太阳能集热装置。
现有的太阳能设备主要有两种，一种是直射吸收设备，如太阳能热水器、太阳能电池等，太阳能热水器只能提供热水，不能提供开水，太阳能电池成本太高，现在无法进行民用推广。另一种是反射聚焦式设备，采用抛物面多镜片反射聚焦，这种装置体积庞大，操作不便，使用寿命短。
本实用新型的目的是提供一种结构合理集热效率高的透镜聚焦式太阳能集热器。
本实用新型是采用凸透镜汇集太阳的光能。其具体结构形式如下：
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型自动跟踪动力装置示意图。
图3为本实用新型集热体结构示意图。
图4为本实用新型透镜示意图。
由图1、图2知，本实用新型集光笼架2上固定凸透镜1及集热体13，集热体13内设受热腔12，受热腔12位于透镜1的焦点位置，集光器笼架2铰链U型叉3及可活动穿过U型叉轴5中缝的弧形孔条4，U型叉轴5由轴承安装在轴套6中，轴套6通过垂直固定在它上面的双杆铰链立柱9，双杆上固定与U形叉轴6平行的直管16，直管16下端固定可活动穿过立柱9中缝的弧形孔条8，上端固定弧形滑板15，其平面与U形叉轴5垂直。集光笼架2上固定的悬挂滑轮14，它活动支撑在弧形滑板15上，给集光笼架后部提供一个支点。U形叉轴5下端固定带有受力柄的动力轮7，受力柄下端的孔中有与动力轮同心的弧形定位杆20活动穿过，钢丝绳18连接受力柄。两端通过滑轮19分别挂水箱21和22。由图3知，本实用新型受热腔12腔体为扁喇叭状，内壁呈黑色，底部内凸。受热腔12入口设密封玻璃23，腔内为真空状态。由图4知，本实用新型凸透镜1是由中心圆形凸透镜及数块与其曲率一致的环块状镜片拼装而成，拼装成的凸镜内剖面呈直角阶梯状。
本实用新型透镜是异形凸透镜，这种异型透镜大大减轻了透镜的重量(减少到原重量的四分之一左右)和生产成本，且焦点位置不变，保证了太阳光的聚焦。本实用新型装有滴加式自动跟踪装置，在不用电的条件下，能随着太阳位置的变化，自动将透镜的主光轴调整在与太阳光线平行的位置上，提高了太阳光的收集效率，也方便了操作。本实用新型设计了专用受热器，使透镜汇集的光斑射入热腔内，腔内制成黑色半球形内表面，大大提高了光能的吸收率，集热腔口设有耐热玻璃盖板，受热器外表面加高性能保温材料，有效的提高了热效率。
下面结合附图详细介绍本实用新型实施例。
由图1、图2知，底座10上固定立柱9，立柱9上端铰链与轴套6垂直固定的双杆，双杆下端固定直管16和弧形孔条8，弧形孔条8穿过立柱9的中缝，用销柱调整轴套6的轴线倾斜度，即轴套6的轴线与当地的太阳视运动轨迹平面垂直(每天太阳从升起到落下的运动轨迹，这里叫做太阳视运动轨迹，此视运动轨迹平面与地平面的夹角不变，此夹角有公式可算。)，此后无需再调。U形叉3与U形叉轴5连接，U形叉轴5用轴承安装在轴套6中，U型叉3上端铰链集光笼架2，集光笼架2铰链弧形孔条4，弧形孔条4穿过U型叉轴5中缝，用销柱可调整异型透镜1的主光轴与U形叉轴5的轴线的交角(此角的调整每半月一次)。 U型叉轴5它上方连接并支撑集光笼架2，此轴转动可带动聚光系统转动跟踪太阳。滑轮14在弧形滑板上作圆周运动，支撑集光笼架，减少U形叉轴5的受力。
动力轮7固定在U形叉轴下端，其下端的受力柄末端有孔，弧形定位杆有空隙的穿过此孔，它以U形叉轴轴心为圆心。弧形定位杆上面套有两条相同的弹簧20，每条弹簧一端分别固定在动力装置的两个端板上，另一端都固定在受力柄上，受力柄转动(U形叉轴转动)可压缩、拉伸两弹簧17。受力柄与钢丝绳中央固结，钢丝绳两端绕过滑轮挂水箱21和22。现使水箱21和22的壳重相等，质量均m，当两水箱不装水时，受力柄静止于动轮7的正下方，现在左方水箱22加适量的水，使受力柄达到似动未动平衡状态，此时测出所加水的质量为Δm，则Δmg即为集光笼架转动的阻尼力。再在左侧水箱22中慢慢加水，使受力柄向左顺时针转过50°角，测出此时加水的量为M，再往右侧水箱21中加2M的水，使受力柄逆时针转过100°(使受力柄越过正中位置再转过50°)，此时受力柄连结的U形叉轴、集光笼架处于顺时针(从北向南看)转动的微妙平衡中，此时两侧悬挂重物的质量分别是：m。+M+Δm和m。+2M，此时两弹簧的总弹力应为：F＝Mg，方向为顺时针。打开水箱21上的滴定阀门，让水以适当流速匀速流出。若在时间Δt内流出水量为ΔM，则受力柄顺时转动的弧长为ΔS，则有ΔMg＝kΔS。由此可见，ΔS与ΔM成正比。所以水匀速流出，受力柄将匀速转动，带动集光笼架2匀速转动，实现跟踪目的。
本实用新型冬季每天工作5小时(10-15时)，夏季每天可工作7小时(9-16时)。一台2平方米(直径160厘米)的太阳能集热水器，平均每天可收集太阳能约4.3×107焦尔，相当于燃烧15公斤煤产生的热量，可烧开水30-60公斤。

Claims (5)

1、一种太阳能集热器，其特征在于集光笼架2上固定凸透镜1及集热体13，集热体13内设受热腔12，受热腔12位于透镜1的焦点位置，集光器笼架2铰链U型叉3及可活动穿过U型叉轴5中缝的弧形孔条4，U型叉轴5由轴承安装在轴套6中，轴套6通过垂直固定在它上面的双杆铰链立柱9，双杆上固定与U形叉轴5平行的直管16，直管16下端固定可活动穿过立柱9中缝的弧形孔条8，上端固定弧形滑板15，其平面与U形叉轴5垂直，集光笼架2上固定的悬挂滑轮14，它活动支撑在弧形滑板15上，U形叉轴5下端固定带有受力柄的动力轮7，受力柄下端的孔中有与动力轮同心的弧形定位杆20活动穿过，钢丝绳18连接受力柄，两端通过滑轮19分别挂水箱21和22。
2、根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于所说的受热腔12腔体为扁喇叭状，内壁呈黑色，底部内凸。
3、根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于透镜1是由中心圆形凸透镜及数块与其曲率一致的环块状镜片拼装而成，拼装成的凸镜内剖面呈直角阶梯状。
4、根据权利要求1或2所述的太阳能集热器，其特征在于受热腔12入口设密封玻璃23，腔内为真空状态。
5、根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于直管16是可调整长度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100365355C (zh) * 2004-07-15 2008-01-30 胡连印 塑料透射式太阳能聚光器
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CN105302159A (zh) * 2014-07-03 2016-02-03 孙伟春 全平衡放置的镜面反射定日跟踪聚光模块
CN105320150A (zh) * 2014-07-28 2016-02-10 孙伟春 棚用抗持续强风平衡镜面定日反射聚光模块

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