专利名称：太阳能开水灶的制作方法
技术领域：
本发明是利用抛物面可以聚焦的原理，制做一个倒伞状抛物反射面，再利用一个机电一体的计时跟踪装置，使它不断地跟踪太阳，将太阳光聚集在一起，形成一个不间断的高温热源，并用来烧制开水，供人们饮用、做饭、洗浴等日常生活之用的节能装置。
目前，社会上所使用的太阳灶，其抛物面的基板大多都是用水泥、生铁做成，不仅笨重，且运输安装也比较困难。其跟踪太阳的装置技术比较落后，操作费时费力，用户使用起来很不方便。这就大大降低了太阳灶对太阳光能的利用转化效率，也就影响了人们对太阳灶的使用兴趣，进而严重阻碍了太阳灶的使用和推广。
本发明的目的在于，利用雨伞能开能合、携带方便、技术成熟的原理，将其骨架做成倒伞状抛物线。用轻质、抗晒的材料做成抛物面基板，其内表面镀上、贴上或涂上一层反光性能比较好的薄膜，拼接插装在两相邻抛物线骨架上，从而形成一个重量轻、反射效果好的旋转抛物面。将该抛物面的轴线，即中间支撑杆，固定在一个蜗轮上，而蜗轮轴则固定在一个可在垂面上任意调整角度的支架上。蜗杆则固定支架上，蜗杆的一端装手轮，另一端安装皮带轮。皮带轮和一个机电合一的计时装置的输出端相联接，从而实现对太阳位置的手动和自动跟踪。这样不仅减化了操作程序，给使用者带来了方便，同时也大大提高了本太阳能开水灶对太阳光能接受和转化效率，也就相对减少了制造成本，有利于本太阳能开水灶的使用和推广。
下面结合附图，进一步说明本发明太阳能开水灶的工作原理。
图1是本发明太阳能开水灶的结构示意图。
使用本太阳能开水灶前，应熟悉说明书，并按说明书的要求安装、操作和使用本太阳能开水灶。如图所示将用来调整太阳高度角的刻度盘14，用销钉5固定在基座17的立柱上。刻度盘14上钻有两排定位孔，旋转刻度盘14，将销钉13插入不同的定位孔中，可调整其基准边与地面的夹角，使其接近于太阳的高度角。在刻度盘14的基准边上，安装有可转动的蜗轮8，其转动轴7与刻度盘14的基准边相垂直。在刻度盘14上，还安装有蜗杆9、变速计时及换向装置12。蜗杆9的一端装有皮带轮10，并用皮带11与变速计时及换向装置12的输出端相连接。这样变速计时及换向装置12，就按设计的要求，通过蜗杆9，带动蜗轮8绕轴7旋转。将抛物面的轴线-伞状抛物面的支撑杆21，用两只螺钉6固定在蜗轮8的直径上。这样蜗轮8的转动，就可使抛物面的轴线随太阳的升降，而始终指向太阳。
如附图所示，在伞状旋转抛物面的支撑杆21上，安装有伞状抛物线骨架18的基座16和支撑架2的基座4。基座16是用销钉3固定在支撑杆21上的，基座4可以沿支撑杆21上下滑动。当滑动到适当部位后，再用销钉15，将其定位在支撑杆21上，以保证抛物线骨架18的稳定性。将支撑杆21用两只螺钉6固定在蜗轮8上，拔下销钉15，沿支撑杆21向上滑动基座4，支撑架2在联接线网1的相互扯动下，同步张开，同时拉动抛物线骨架18张开。当抛物线骨架18张开到适当位置时，将销钉15插入定位孔中，支撑架2就锁死在支撑杆21上。从箱中拿出抛物反射面基板19和20，按照次序及编号，依次先内后外，拼接插装在抛物线两骨架之间。拼装完毕后，一个完整的旋转抛物反射面就形成了。如果需要迁移使用，只需选择一朝阳开阔场地，反程序操作即可。
如附图所示，在支撑杆21的上端，装有锅座33，锅座33是用两只导套及两个定位螺钉85来调节焦点和其水平度，并将其固定在支撑杆21上的。调整时，松开定位螺钉35，依次上下移动导套，将锅座33的焦点及水平度调整合适后，拧紧定位螺钉35即可。蜗座33调整完毕后，将加热壶34固定在锅座33上。加热壶34是一个上部和下部各开有一个管接头，除底部受热部分外，都包裹有一层耐火保温材料的受热金属容器。加热壶34上下部管接头分别用既耐热保温、又卫生的软管24和22与保温水筒29相联接。保温水筒29上装有开关龙头26、电加热器25、温度计28和上水管30，顶部装有出气管32。
烧开水前，首先打开保温水筒上的上水管30上的开关31及连接水管22和24上的开关23和27，将自来水充满保温水筒29及加热壶34，但要留有水受热膨胀的空间。将加热壶34，安放在锅座33上，并固定好，以免掉下。抛物反射面在阳光的照射下，将太阳光聚集在加热壶34的底部受热面上，形成一个直径10cm的温度在1000℃左右的高温区，迅速将加热壶34中的水加热沸腾膨胀，沿上部水管24回流到保温水筒29中，保温水筒29中的冷水则顺着下部水管22回流到加热壶34中。这样循环往复，直至把保温水筒的水加热到沸腾。热气不断地从保温水筒顶部的出气管32中排出，并发出响声。当温度计28显示水温达100℃时，可关紧下部水管22上的开关23，以免放空加热壶34中的水，使壶烧干。打开保温水筒29上的开关26，放出开水装入保温瓶，供随时饮用。放完开水后，打开上水管30上的开关31，向保温水筒29中放人冷水。再打开下部水管22上的开关23，使冷水进入加热壶34底部，被加热循环，开始第二次开水的加热、循环过程。
当雨天不能正常使用时，可将电加热器25接通电源，加热开水，供人们使用。不需开水时，亦可将加热壶34拿下，以免不慎烧于毁坏。在锅座33上放置饭锅，即可煮饭和炒菜，做到一灶多用，既方便了家庭生活需要，又节约柴、煤等燃料，保护了环境。
通过以上对本发明太阳能开水灶的说明，不难看出本发明确是一种结构合理、设计精巧、重量轻、安装操作使用方便的利用太阳能加热开水的节能装置。根据中国气象科学研究院王炳忠研究员发表在《太阳能》上的理论计算，一个开口直径为2.4m的本太阳能开水灶，在阳光充足的情况下，按50％的转化效率计算，在北京地区每小时可烧开水20kg左右。每天工作6小时(从上午9时到下午3时)，可烧开水约120kg。按每人每天需开水2kg计算，一台本太阳能开水灶可供50-60人的单位使用。因此本太阳能开水灶极适用在广大的机关、学校、部队、企事业单位和家庭推广和使用。本太阳能开水灶的推广和使用，不仅极大地节约了能源，方便了人们的生活，有利环境保护，也会给企业和国家带来巨大的经济和社会效益。
权利要求
1．一种利用旋转抛物反射面将太阳光聚焦的原理，用来烧制开水的太阳能开水灶，其特征在于所述的太阳能开水灶是由支撑架、反射面、调整架、跟踪系统、锅座和加热壶系统组成。
2．根据权利要求1所述的太阳能开水灶，其特征在于支撑架是用来安装支撑反射面、锅座和加热壶系统的，它呈倒伞状。支撑架中心轴线是支撑杆，上部装锅座，中间偏上固定一个支坐，上面均匀分布可以绕同一轴线转动的抛物线骨架，骨架的适当部位和对应的支撑架相铰连。支撑架均匀安装同一个支座上，支座在支撑杆上下滑动，使支撑架、抛物线骨架同步开合。支撑架、抛物线骨架之间联接有一绳网，对二者起到牵扯和稳定作用。支撑杆下部用螺栓固定在蜗轮上。
3．根据权利要求1所述的太阳能开水灶，其特征在于反射面是一个旋转抛物面，它是由多块抛物面拼接安装在一起的。抛物反射面是由塑料等轻质材料制成，内表面镀有、涂上或粘上一层高效反光薄膜。
4．根据权利要求1所述的太阳能开水灶，其特征在于调整架是用来调整太阳的高度角和安装跟踪系统的。调整架通过转轴固定在基座的立柱上，它上面有系列定位孔，用来调整各地太阳的高度角。高度角调整合适后，用销轴插入定位孔，将调整架固定在基座的立柱上即可。
5．根据权利要求1所述的太阳能开水灶，其特征在于跟踪系统是用来跟踪太阳，由蜗轮蜗杆、钟表变速计时、限位和换向装置组成。由于蜗轮旋转极慢，所耗功率不大，旋转角度跟每天时间有密切关系。钟表变速计时系统技术成熟，成本低，配套改装容易，故采用钟表变速计时驱动系统是可行的。蜗轮轴是垂直安装在调整架基准边上的，蜗杆、钟表变速计时系统及其它机电装置都是安装固定在调整架上的。中间用皮带或齿轮传动相连接，就可使蜗轮在蜗杆的驱动下，跟踪太阳进行转动。
6．根据权利要求1所述的太阳能开水灶，其特征在于锅座是安装在支撑杆上部，用来放置加热壶系统及饭锅的。锅座靠两只导套在支撑杆上滑动，靠导套上的定位螺钉定位，从而实现锅座水平度与焦点之间距离的调整。
7．根据权利要求1所述的太阳能开水灶，其特征在于加热壶系统是用来烧制开水的隔热保温的热交换系统。加热壶是一底部受热导热良好，底部和上部各有一水管接头，除底部外尽可能用耐火的保温材料缠绕复盖的受热金属容器。加热壶固定在锅座上，上下水管分别用保温、对人无害的软管与保温水筒相连接，形成封闭的水循环回路。
全文摘要
本发明提供一种新型的太阳能开水灶,它由支撑架、抛物反射面、调整架、跟踪系统、锅座及加热壶系统组成。调整架和跟踪系统是保证抛物反射面自动对准太阳的,锅座是调整焦距和水平的,加热壶系统是一个封闭的、加热、保温循环系统。本太阳能开水灶结构合理,操作使用方便,对太阳能的转化利用率高。根据科学理论测算,在正常太阳光照射条件下,每天工作6个小时,可烧开水120kg左右,供50－60人饮用。是机关、学校、部队、医院、企事业单位和家庭烧制饮用开水,取代各种燃煤炉具的上佳产品。不仅节约了能源,减少了劳动强度,降低了烧开水成本,又保护了环境。
文档编号F24J2/02GK1318721SQ00107120
公开日2001年10月24日 申请日期2000年4月18日 优先权日2000年4月18日
发明者张国华 申请人:张国华