专利名称：同步调节曲率和仰角的太阳能定焦接收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能利用技术领域，具体地说是一种收集太阳能并用于高温加热、热水工程及发电的集热装置。
背景技术：
传统的太阳能光能收集器， 一般用单体抛物面聚光镜作为聚光器，并通过控制系统跟踪太阳，使太阳光的入射方向与镜面主光轴平行，聚光镜的焦点随着聚光镜的运动而移动。由于接收器在焦点处，因此将随着焦点的运动而同步移动。这将会产生四大不可克服的缺点。其一，接收器不能过大，接收器遮挡了聚光镜接收阳光的有效面积，影响收集效率。为了减少遮挡阳光的面积，势必要限制接收器的体积。其二，因为接收器自身重量的原因，必然要加大聚光镜驱动的动力。由于杠杆原理，承受接收器重量的驱动动力将随着焦距的高低成几何级数增长。其三，传统的太阳能接收器在室外采光，由于其焦点是随着时间的移动而改变的，因此它不是一个固定点，所以无法
通过传导的方法，使聚光器得到的能量传递给室内或有一定距离的地方使用。其四，由于传统的高中温太阳灶接收器的位置是移动的，因此太阳能接收装置无法采用阵列式组合结构，也就不能用于工业化利用或用太阳能发电。正由于上述不可克服的原因使太阳能利用受到了限制。
为了克服上述缺点，我国一些专家经过多年的努力，取得了突破性进展。
如专利申请号为200510200037.X和200610048636.9的专利申请，在设计上都超越了现有技术，但是还仍不能达到实用的目的。如200510200037.X的专
3利申请，为了能够达到高精度接收太阳光能，采用夏季和冬季两块聚光镜，同时采用手动调节仰角。但是，这种技术每年必须两次更换聚光镜，而且还必须有一定数量的聚光镜储备，不仅增加了成本，也加大了设备的管理强度和难度。事实上，无论是发电系统还是热水工程系统，每年都有许多聚光装置需要更换、存储，其工作量和耽误的时间将是难以接受的。所以说，该发明的实用价值值得商榷。
又比如，200610048636.9的发明专利申请，虽然采用了聚光镜固定焦点的设计，但是整个聚光镜却要围着焦点进行运转，这需要强大的驱动能力，结构复杂，能量消耗大，占地面积大，抗风能力差，很难进入实际开发运用的阶段。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供了一种将聚光镜围绕地轴跟踪日光运动旋转，能够同步调节聚光镜曲率和仰角，使光线照射形成固定焦点的同步调节曲率和仰角的太阳能定焦接收装置。
根据太阳的高度随着季节变化而变化这一实际，为了实现聚光镜能够高精度定焦接收的目的，必须随着季节的变化对聚光镜的曲率和仰角进行调整。研究证明，适应太阳光季节变化，聚光镜曲率变化范围并不大。太阳仰角的变化一年中仅是太阳赤纬角变化范围的二分之一，即23.5° (夏季的56.75减去冬季的33.25°就是23.5° )。春、秋分日赤纬角为零度，聚光镜倾角为45度， 一年中聚光镜倾角调节范围为45。 ±11.725° 。因此，聚光镜全年调整的量比较小，每隔5 7日调整一次就可以了。关键在于要找到一个可以改变聚光镜曲率调节的受力点，在调整聚光镜仰角的同时就可以达到对镜面曲率的同步调节。同时，还要根据不同地区使用太阳能所处不同的讳度来设计支架。由于每一个纬度地区的用户使用聚光镜的支架，其高度是不一样的。要实现聚光镜仰角和曲率的同步调节，就必须要有相应的高度可调的聚光镜支架。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这种定焦可变聚光镜太阳能接收装置，包括支架、聚光镜、跟日机构，主要在于所说支架由支架套管和设置在支架套管内用于调节聚光镜纬度的升降杆组成；所说聚光镜通过仰角旋转轴与设置在旋转轴套管内的时角旋转轴活动链接，旋转轴套管通过旋转调角轴与支架的升降杆相连接，在聚光镜上设有镜面曲率调节定位点，在时角旋转轴与聚光镜之间设有依据镜面曲率调节定位点调节镜面曲率与仰角的调节杆，在调节杆尾端设有仰角调节螺丝，在旋转轴套管与支架的升降杆之间设有纬度夹角固定板；在聚光镜时角旋转轴纵向中心线延长线上有聚光焦点；所述跟日机构由控制器、时角螺杆、步进电机、链条、从动链轮组成，步进电机与时角螺杆连接，从动链轮通过链条与时角旋转轴上的齿轮相啮合；在聚光镜下端与时角旋转轴之间设有调节镜面曲率与仰角的辅助调节杆，在辅助调节杆的尾端设有调节螺丝。
本实用新型除了立式结构以外，还可以设计成卧式结构。
本实用新型的有益效果是
一是由于聚光镜的跟日运动和焦点的位置在同一地轴线上，因此只需采用日跟踪的方法就可以使聚光镜的光能始终照射在焦点区域的能量接收器上。由于能量接收器是固定的，所以本发明便于阵列化、工业化集能使用。
二是对聚光镜采用了可变曲率的调整方式，大大降低了制作成本和管理成本，提高了实用性，拓宽了太阳能的高温集热应用范围。既可以作为家庭的中高温热源，用于热水、做饭、采暖；又可以作为热水工程的热水、高温蒸汽，用于工农业生产的加工、烘干、供暖和发电。拓展了将太阳能高温集
5热作为工业化运用的领域。
三是驱动装置采用了最经济的链轮结构和螺杆配合使用，使聚光镜跟日运动简单化，而且还具有自锁功能，提高了装置的抗风能力，并且使太阳能阵列化集热成为现实。
四是采用了装配式支架，其底座可调节长短，以增加稳定性，而其主杆采用套装升降连接结构，可以适应任何纬度的用户使用，而在便于实现规模化生产加工。
图1是本实用新型的结构示意图2是本实用新型曲率调节点示意图3是本实用新型卧式结构示意图。
图中l.聚光镜，2.仰角旋转轴，3.调节杆，4.调节螺丝，5.时角旋转轴，6.旋转轴套管，7.旋转调角轴，8.纬度夹角固定板，9.齿轮，10.链条，11.从动链轮，12.步进电机，13.时角螺杆，14.控制器，15.升降杆，16.支架套管，17.支架，18.跟日机构，19.镜面曲率调节定位点，20.时角旋转轴纵向中心线的延长线，21.聚光焦点，22.辅助调节杆，23.调节螺丝，24.连接杆。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明
如图1所示，这种定焦可变聚光镜太阳能接收装置，包括支架17、聚光
镜1、跟日机构18，所说支架17由支架套管16和设置在支架套管16内用于调节聚光镜1纬度的升降杆15组成；所说聚光镜1通过仰角旋转轴2与设置在旋转轴套管6内的时角旋转轴5活动链接，旋转轴套管6通过旋转调角轴7
6与支架的升降杆15相连接，在聚光镜1上设有镜面曲率调节定位点19，在时 角旋转轴5的上端与聚光镜1母线的上部之间设有调节杆3，在调节杆3的尾 端设有调节螺丝4;在聚光镜1母线的下部与时角旋转轴5下端设有连接杆 24，其下端设置辅助调节杆22和调节螺丝23。随着季节性太阳高度的变化， 通过调节调节螺丝4或调节螺丝23对镜面的曲率调节定位点19进行深浅调 节，以达到聚光镜1曲率与仰角的调整，使聚光镜1达到最佳的聚光定焦效 果；在旋转轴套管6与支架的升降杆15之间设有纬度夹角固定板8。聚光镜 1的焦点21定位在聚光镜1时角旋转轴纵向中心线的延长线20上;所说跟曰 机构18，由控制器14、时角螺杆13、步进电机12、链条10、从动链轮11 组成，具体是将时角螺杆13定位在底座上，由步进电机12或伺服电机带动 时角螺杆13旋转，同时在时角螺杆13上装有推柄的可移动螺母，推柄与链 条10活动连接。当螺母被时角螺杆13旋转推动时，链条10带动齿轮9旋转。 时角螺杆13的长短决定于齿轮9旋转角度的弧长，而链条10直线运动部位 的长度小于齿轮9和从动链轮11之间的距离，但大于齿轮9在跟日运动中旋 转角度的周长。
如图2所示，图中a为夏至日光线入射到聚光镜M点与FM之间夹角为113.5 度时的镜面形状；c为冬至日光线入射到聚光镜M点与FM之间夹角为66. 5度时 的镜面形状；b为春秋分日光线入射到聚光镜M点与FM之间夹角为90度时的镜 面形状。图中光线a、 c和光线b的交汇点d即为镜面曲率调整控制点。
如图3所示，本实用新型还可以设计成卧式结构，同样可以实现聚光镜 仰角与曲率的同步调整，达到聚光镜高精度聚光定焦接收的目的。
权利要求1、一种同步调节曲率和仰角的太阳能定焦接收装置，包括支架(17)、聚光镜(1)、跟日机构(18)，其特征在于所说支架(17)由支架套管(16)和设置在支架套管(16)内用于调节聚光镜(1)纬度的升降杆(15)组成；所说聚光镜(1)通过仰角旋转轴(2)与设置在旋转轴套管(6)内的时角旋转轴(5)活动链接，旋转轴套管(6)通过旋转调角轴(7)与支架的升降杆(15)相连接，在聚光镜(1)上设有镜面曲率调节定位点(19)，在时角旋转轴(15)与聚光镜(1)之间设有依据镜面曲率调节定位点(19)调节镜面曲率与仰角的调节杆(3)，在调节杆(3)尾端设有调节螺丝(4)，在旋转轴套管(6)与支架的升降杆(15)之间设有纬度夹角固定板(8)；在聚光镜(1)时角旋转轴(5)纵向中心线的延长线上有焦点(21)。
2、 根据权利要求l所述的同步调节曲率和仰角的太阳能定焦接收装置，其 特征在于所述跟日机构(18)由控制器(14)、时角螺杆(13)、步进电机(12)、链条(10)、从动链轮(11)组成，步进电机(12)与时角螺杆(13) 连接，从动链轮(11)通过链条(10)与时角旋转轴(5)上的齿轮(9)相啮 合。
3、 根据权利要求l所述的同步调节曲率和仰角的太阳能定焦接收装置，其特征在于在聚光镜(1)下端与时角旋转轴(15)之间设有调节镜面曲率与仰角的辅助调节杆(22)及调节螺丝(23)。
专利摘要本实用新型公开了一种同步调节曲率和仰角的太阳能定焦接收装置，包括支架、聚光镜，要点是在聚光镜上设有镜面曲率调节定位点和调节镜面曲率与仰角的调节杆，在聚光镜时角旋转轴5纵向中心线的延长线上有焦点；支架由支架套管和设置在支架套管内的升降杆组成；采用螺杆式推动链条带动齿轮旋转的跟日机构。本实用新型降低了制作成本，提高了实用性，解决了长期以来太阳能无法通过传导方法，传递给室内或另一地方使用的问题，拓宽了太阳能高温集热的工业化运用领域，既可以作为家庭中高温热源，用于热水、做饭、采暖；又可以作为热水工程的热水、高温蒸汽，用于工农业生产的加工、烘干、供暖和发电，便于阵列化、工业化集能使用。
文档编号F24J2/38GK201344657SQ200920017490
公开日2009年11月11日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者丁建东, 丁永鑫 申请人:丁建东