专利名称:弹簧自动跟日器的制作方法
本实用新型属于一种利用太阳能的自动跟日装置。
现有的自动跟日装置，有单轴跟踪和双轴跟踪。单轴自动跟踪装置，如“螺旋副——液压——滴漏”装置，可以实现15°／小时的时角对日跟踪。但因其角速度受滴漏容器口处的液流速度的决定，使用时要涉及调整流速——角速度和处理滴漏液等，操作较麻烦，同时负载能力和跟踪精度也较差；另外因不能实现赤纬跟踪，加之，其时角跟踪的原动力是采光器和主轴的重量，故对季节和地理纬度的适应性较差。现有的双轴自动跟踪装置，无论是计算机程控式，或传感器式和阴影跟踪式等，虽可实现时角和赤纬跟踪，但成本高，并需要消耗电能。同时，除程控式跟踪装置外，其余的跟踪信号多由太阳的照射与遮光引起的光电变换而产生，然后控制伺服系统进行跟踪，因而是间断方式跟踪的，跟踪精度受到影响。
本实用新型的任务，是提供一种在不消耗其他能源和成本低廉的前提下，实现跟踪精度较高，操作简便，在广泛地区内能对时角和赤纬双轴跟踪，并能承受较大负载和抗风干扰能力强的自动跟日器。
本实用新型的实现方法和原理为时角跟踪是用弹簧的形变作为储能和动力元件，把大扭簧、小扭簧和调整块分别作为产生主动力矩和控制力矩的器件，通过主、付链轮和主、付链条等对力的逐次传递，利用杠杆原理，使主链轮与付链轮同速转动，付链轮的转速，是用市售小时钟改装后的外加齿轮来控制，只要使付链轮与时钟外齿轮有一定的转速比，并使付链轮对时钟外齿轮的阻力与小扭簧等的助动力相适应，就可使付链轮的角速度准确达到15°／小时。赤纬跟踪是按照日序数的不同，通过手动调节蜗杆在蜗扇上的啮合位置，使托架及所载采光器经过一日或数日绕赤纬轴转一次来实现。
图1和图2为本实用新型的实施例之一，并分别为时角和赤纬跟踪原理图，今以此为例，说明自动跟踪原理。
图1中的导轨〔8〕把杠杆〔7〕分为两段。大扭簧〔5〕的恢复力矩作用于托架〔4〕上，经时角轴〔6〕传到与之固定为一体的主滑轮〔3〕和主链轮〔2〕及与主链轮啮合的主链条〔1〕上，使与主链条〔1〕连为一体的杠杆〔7〕的两个凸头〔21〕以平面接触紧压导轨〔8〕，并产生顺时针方向的旋转力矩，同时由于限动簧〔9〕对杠杆〔7〕的向左推力，亦使凸头〔21〕处的旋转力矩增强(图示限动簧为压簧，若为拉簧应置于杠杆左边)，故使杠杆〔7〕受导轨〔8〕的制动而不能移动。导轨和导杆分别穿入杠杆上的相应孔内。当绕在轴杆〔13〕上的小扭簧〔15〕因形变而产生的恢复力矩，推动付滑轮〔14〕，经轴杆〔13〕传力，使付滑轮的共轴齿轮〔12〕受到如图示箭头方向的力矩，该力矩对与共轴齿轮〔12〕啮合的时钟外齿轮〔16〕产生助动，进而推动与后者啮合的付链轮〔18〕的共轴齿轮〔17〕，使付链轮〔18〕拨动付链条〔19〕，在杠杆〔7〕的下端产生向右移动的力，该力对凸头〔21〕产生反时针方向的旋转力矩，与大扭簧〔5〕产生的力矩反向。因付链条〔19〕到凸头〔21〕处的距离远大于主链条〔1〕到凸头的距离，故付链条处的微小力所产生的力矩，即可抵消主链条处强大力的力矩，故杠杆〔7〕可向右移动，于是，主链轮并时角轴便与付链轮同速旋转。由于付链轮是受时钟外齿轮控制的，故可得15°／小时的匀速而准确的转动。另因主、付链轮节圆直径相等，所以时角轴上所载托架及采光器亦以15°／小时的转速被带动，因而实现了时角跟踪的目的。过一周日后，托架与采光器要复原位，可把托架〔4〕沿图示箭头的反方向扳回即可。在扳回时，主滑轮通过挠性元件〔11〕拉动付滑轮〔14〕沿箭头的反向转动，压卷小扭簧，并通过共轴齿轮〔12〕卷紧时钟发条，再经齿轮〔17〕与共轴链轮〔18〕，使付链条左移还原。主、付滑轮可以是全圆或扇形。小扭簧的调整块〔20〕固定在付滑轮〔14〕上。
今以图2为例说明赤纬跟踪原理。托架〔4〕的一端支撑在赤纬轴〔24〕上并可绕该轴转动。蜗扇〔23〕固定在时角轴〔6〕上，蜗杆〔22〕与蜗扇啮合，并支持托架〔4〕的另一端。通过手动旋转使蜗杆升或降，使托架绕赤纬轴〔24〕转动，以跟踪太阳赤纬之变化。图1与图2中的相同件号表示同一零件。
本实用新型的主要优点为1.用弹簧作为储能和动力元件，除每日用外力扳一下外，不需其他能耗。2.本装置结构简单，又无特殊材料与元件，故成本低廉，便于生产销售。3.跟踪精度较高，且操作简便。4.因是双轴跟踪，且不以采光器和托架的重量为原动力，故对季节和地域适应性强，便于广泛使用。5.只要根据采光器重量和外形尺寸等因素，巧妙的计算和匹配扭簧，就能承受较大重量和任意形状的采光器，并能抵抗强大的风干扰和适应负载的频繁变化。因而本实用新型可在工业、国防、家庭等的利用太阳能方面广泛推广普及。
权利要求
1.一种由采光器托架、时角轴和赤纬轴组成的双轴自动跟日器，其特征在于a.时角跟踪系统由主力矩传动装置、控制力矩传动装置及其辅助装置构成，主力矩传动装置包括大扭簧、主滑轮、主链轮、主链条和杠杆，主滑轮与主链轮固定在时角轴上，主链轮和主链条啮合连接，主链条固定在杠杆的一端，杠杆上有两个凸头，控制力矩传动装置包括小扭簧、调整块、付滑轮及其转轴和共轴齿轮、时钟外齿轮、付链轮及其共轴齿轮、付链条，付滑轮共轴齿轮与时钟外齿轮和付链轮共轴齿轮之间皆以齿轮啮合，付链条固定在杠杆的另一端，时角跟踪系统的辅助装置包括导轨、导杆、限动簧和挠性元件，限动簧可为压簧或拉簧，导轨和导杆分别穿入杠杆上的相应孔内，杠杆通过其上的两个凸头与导轨平面接触，付链条到凸头的距离大于主链条到凸头的距离，主滑轮和付滑轮可是全圆或扇形，主、付滑轮用挠性元件连接，主链轮与付链轮节园直径相等；b.赤纬跟踪系统由相互啮合的蜗杆、蜗扇组成，蜗扇固定在时角轴上。
专利摘要
本实用新型属于太阳能利用中的一种双轴自动跟踪装置。它可在无其它能耗和成本低廉的条件下，实现跟踪精度高，操作简便，抗风干扰能力强，承受较大重量的采光器，对太阳进行时角和赤纬跟踪。本实用新型是用弹簧作储能和动力元件，用小时钟作主控元件，用小扭簧和调整块作辅控元件，用杠杆原理进行力矩放大，最终使采光器托架以15°/小时的角速度旋转，实现对太阳时角跟踪。赤纬跟踪用手动调节蜗杆在蜗扇上的啮合位置来实现。
文档编号F24J2/38GK87209856SQ87209856
公开日1988年5月18日 申请日期1987年7月4日
发明者王存义 申请人:王存义导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan