CN2743759Y - 反射器俯仰角调节器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型反射器俯仰角调节器的设计建立在：反射器与集热器相互只保持形位关系，并无直接连接，储热器也只通过管路与集热器连接。故可单独考虑反射器的俯仰角调节。其特征是：由固定在集热器竖架及反射器上端的提升机构和固定在集热器横架及反射器下端的支撑机构组成。顺时针旋动丝杠螺帽时，丝杠导套上移。于是纵向导套末端的两根横导杆便挑着十字导套上移，十字导套又拖着反射器顶横杆上移，弧形导槽分解出的水平分力使销轴向左滑动，刚体反射器传递此扭转力迫使反射器顶横杆形成复合运动，向右上方移动，完成了倾角变大。倾角变小只需逆时针旋动丝杠螺帽即可。

Description

反射器俯仰角调节器
一、技术领域
本实用新型涉及一种手动机械调节装置。
二、背景技术
实践证明，集热器面对正南方向，一年中可能得到最大的太阳辐射能，这是对方位角而言，本人在《向日葵全天候集热装置》专利中进行过讨论。考虑太阳高度角h的影响，情况就复杂的多。首先是每天从日出到日没，太阳高度角时刻在变化，又由于地轴与地球绕太阳运行的轨道平面的法线有固定23°27′的倾角，于是地球绕太阳公转，使得太阳直射点在地球表面上的位置在北纬23°27′和南纬23°27′之间来回摆动，产生了四季交替的现象。实际做到集热器采光面始终垂直于阳光，在民品装置上几乎不可能，因为太阳高度角的实时自动跟踪将使设备极其复杂，驱动能耗势必得不偿失。
从图1、图2看出
Figure Y20042011276700031
∴      θ＝-δ
               其中：z-太阳天顶角；
                     δ-赤纬角；
                     θ-集热器倾角；
                     -纬度；
因此，固定式的平板型、平铺热管型太阳能热水器的采光板或反射板为使之在正午时尽可能垂直于阳光，安装倾角θ按以下方式近似，取得相对多的太阳辐射能。
夏季(春分至秋分)期间，平均赤纬角δ为10°，θ可按
                    θ＝-10°           (1)
秋、冬季(秋分经冬至到春分)期间，平均赤纬角δ为-10°，θ可按
                    θ＝+10°           (2)
由一个倾角度兼顾全年，经验得出此“最佳”倾角θ为
                    θ＝0.9             (3)
从周3可以看出，不同倾角θ对日照量的影响。表明冬、夏倾角θ分别按(1)、(2)式值，在该季节的效果定当优于全年兼顾的(3)式。
平板型、平铺热管型太阳能热水器之所以忍痛采取(3)式，皆因集热器、储热器(换热水箱)与反射器联为一体，庞大，沉重，使用中难以调整。
三、发明内容
本实用新型反射器俯仰角调节器的设计建立在本人《全天候集热器》(专利号：02201578.5)的结构基础上，该主体装置的特点是反射器与集热器虽然都固定在集热器支架上，但是相互只保持形位关系，并无直接连接，置于室内的储热器，也只通过管路与集热器连接。故而可以不涉反集热器和储热器，单独考虑很轻的反射器的俯仰角调节。
最简单的方法如图5所示。反射器12下端两侧的销轴18插在转轴孔19内，当集热器竖架2上端的调节器提升时，反射器12上端沿以销轴18所在的B点为圆心，以AB为半径的圆弧移动，从而改变了反射器12的俯仰角。但是，它存在两个严重失误，一是集热器21的中心F点将不在反射器12抛物面的光轴上，也就不再是抛物面的焦点；二是F点到反射器12抛物面的顶点O′的距离O′F不再是焦距f，这样一来焦斑的面积和投射角度都发生变化。
纠错只需改变转轴孔19形状即可，如图6所示。将圆形的转轴孔19改为以F点为圆心，以FB为半径的圆弧条形孔，即图6中的弧形导槽板20的条孔。当集热器竖架2上端的调节器提升时，反射器12下端两侧的销轴18则被以F点为圆心，以FB为半径的弧形导槽板20限位滑动，由于反射器12的刚性使上端A点的轨迹同样是以FB为半径的圆弧。并且反射器12抛物面的顶点O的轨迹也必然是以F点为圆心，以焦距f为半径，以同样的角度旋转的圆弧。
这种反射器俯仰角调节器，其特征是：由固定在集热器竖架及反射器上端的提升机构和固定在集热器横架及反射器下端的支撑机构组成。
所述的反射器俯仰角调节器，其特征是：提升机构由套在纵向导杆上的纵向导套及焊在其上的横向导杆经横向导套与反射器顶横杆联结组成。
所述的反射器俯仰角调节器，其特征是：纵向导杆是分别插在集热器竖架顶面孔内动配合的丝杠和光杠；纵向导套是丝杠导套和光杠导套，丝杠导套和光杠导套作为两竖边与上横撑和下横撑焊接成矩形纵向导架；分别插过两纵向导套的纵向导杆的下端又分别与集热器竖架上的两底托连接。
所述的反射器俯仰角调节器，其特征是：横向导杆是在丝杠导套和光杠导套同侧端各焊接的一根与之垂直的杆；横向导套是分别套在横向导杆上和反射器顶横杆上的两根正交搭焊或铸造的十字管状部件—十字导套。
所述的反射器俯仰角调节器，其特征是：支撑机构由固定在反射器下端两侧的销轴和固定在集热器横架两端有弧形导槽板的支柱构成。
本实用新型反射器俯仰角调节器通过简单、轻巧的装置仅对反射器的倾角实现调节，达到了吸收器在不同季节获得更高的太阳辐射能的采集效果。
四、附图说明
图1-纬度、赤纬角与太阳天顶角的关系，其中：
     -纬度：δ-赤纬角：h-太阳高度角：Su-阳光。
图2-集热器倾角与太阳角的关系，其中：
     θ-集热器倾角；z-太阳大顶角；h-太阳高度角。
图3-集热器倾角与日照量的关系，其中：
     纵轴-相对日照量；横轴-纬度。
     I-θ＝0°：II-θ＝1.5：III-θ＝1.2：IV-θ＝0.9。
图4-调节器主视图
图5-错误转动调节原理图
图6-正确转动调节原理图
图4～图6之图标注释：
1-丝杠螺帽；    8-轴用弹性挡圈；；15-弧形导槽板支柱；
2-集热器竖架；  9-光杠导套；      16-集热器横架；
3-丝杠导套；    10-光杠；         17-光杠底托；
4-反射器顶横杆；11-下横撑；       18-销轴；
5-上横撑；      12-反射器；       19-转轴孔；
6-横导杆；      13-丝杠；         20-弧形导槽板；
7-十字导套；    14-丝杠底托；     21-集热器；
f-反射器焦距；  R1-正确方案反射器转动半径，R1＝FB；
                R2-错误方案反射器转动半径，R2＝AB。
五、具体实施方式
下面进一步说明本实用新型具体实施方式。
丝杠13用于固定的一端留有一段厚于丝杠底托14的光台，当螺母拧紧后丝杠13仍可旋动。
丝杠导套3只在圆管一端焊一个螺母，而不必整个导套内全部攻丝。
由圆柱形上、下横杆5、11与圆管形的丝杠导套3和光杠导套9焊接的矩形纵向导架必须找方，以保证丝杠导套3和光杠导套9平行，使纵向导套滑动顺畅。横向导杆是焊在丝杠导套3和光杠导套9末端两螺母上的两根圆棍—横导杆6，要求既垂直于各自的导套又相互平行，也是为滑动顺畅。
焊在反射器12两侧的销轴18外套有小圆管，使销轴18移动时的滑动摩擦变为滚动摩擦，调整更加灵活。为防止小管滑脱，销轴18外端挑有一道槽，安装轴用弹性挡圈8。
弧形导槽板20的圆弧条形孔之弧度应大于30°，以此扩大倾角调整范围，使集热器适用范围推向更高纬度地区。
装配工序大致如下：
弧形导槽板支柱15的一端套扣，弧形导槽板20和弧形导槽板支柱15焊接后，拧在集热器横架16的对应螺孔位置。
微掰开弧形导槽支柱15，反射器12上的销轴18对正插入弧形导槽后，再卡上轴用弹性挡圈8。
两个十字导套7套在反射器顶横杆4后，两侧各卡一个轴用弹性挡圈8，然后将反射器顶横杆4焊在反射器12顶部。十字导套7既可在反射器顶横杆4上原地转动，横导杆6又可在十字导套7的另一导套管内滑动。
丝杠13和光杠10依次分别穿过集热器竖架2上的对应孔、纵向导架的丝杠导套3和光杠导套9，最后插入丝杠底托14和光杠底托17。丝杠13和光杠10底端有细于杠直径的螺纹，拧紧螺母后，杠仍能转动。
整个系统安装完毕后，反射器的支撑点：两个横导杆6和两个跨距很宽的销轴18，使结构稳定性好，抗风振力强。
原则上，纵向导杆只用一根丝杠13足以完成提升功能，又加有光杠10，其目的是为消除横导杆6水平摆动所引起的反射器方位角抖晃。
兼顾机械强度、寿命和防腐，全部零件可以选用高强工程塑料制作。
使用操作非常简单：用套筒扳手或活动扳手顺时针旋动丝杠螺帽1时，丝杠导套3端头的螺母不能旋转，丝杠13又不能下移，根据相对运动的规律，只有丝杠导套3上移。于是，纵向导套末端的两根横导杆4便挑着十字导套5上移，十字导套7又拖着反射器顶横杆4上移，不过受弧形导槽板20限制，反射器12不是垂直平移，而是弧形导槽板20分解出的水平分力使销轴18向左滑动，刚体反射器12传递此扭转力迫使反射器顶横杆4向右，于是A点形成复合运动，向右上方移动，完成了倾角变大。
倾角变小只需逆时针旋动丝杠螺帽1即可，原理相同。
本实用新型反射器俯仰角调节器只需春分和秋分各调节一次，操作简便，效果明显。

Claims (5)

1.一种反射器俯仰角调节器，其特征是：由固定在集热器竖架及反射器上端的提升机构和固定在集热器横架及反射器下端的支撑机构组成。
2.根据权利要求1所述的反射器俯仰角调节器，其特征是：提升机构由套在纵向导杆上的纵向导套及焊在其上的横向导杆经横向导套与反射器顶横杆联结组成。
3.根据权利要求1所述的反射器俯仰角调节器，其特征是：纵向导杆是分别插在集热器竖架顶面孔内动配合的丝杠和光杠；纵向导套是丝杠导套和光杠导套，丝杠导套和光杠导套作为两竖边与上横撑和下横撑焊接成矩形纵向导架；分别插过两纵向导套的纵向导杆的下端又分别与集热器竖架上的两底托连接。
4.根据权利要求1所述的反射器俯仰角调节器，其特征是：横向导杆是在丝杠导套和光杠导套同侧端各焊接的一根与之垂直的杆；横向导套是分别套在横向导杆上和反射器顶横杆上的两根正交搭焊或铸造的十字管状部件—十字导套。
5.根据权利要求1所述的反射器俯仰角调节器，其特征是：支撑机构由固定在反射器下端两侧的销轴和固定在集热器横架两端有弧形导槽板的支柱构成。
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