专利名称：一种线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于太阳能利用技术领域，特别涉及了一种线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置。
背景技术：
线性菲涅尔反射聚光技术是近年来新研究的一种中高温太阳能热利用的方式，因其整体结构简单、易于实现逐渐受到国内外研发机构和公司的青睐。线性菲涅尔太阳能聚光集热器包括聚光器、反射镜场、传动控制装置和支架，其中，反射镜场是由多个纵向排列的反射镜组构成，传动控制装置带动反射镜场自动跟踪太阳。该传动控制装置多采用单轴电机减速驱动，每个反射镜组安装着各自的传动控制装置， 通过各自的传动控制装置自动跟踪太阳，使得传动控制装置在实现高精度跟踪的同时大大增加了制作成本，故此限制了线性菲涅尔太阳能的大规模推广和商业化应用。因此，如何在保证传动控制装置高精度的前提下，降低传动控制装置的成本，即为本实用新型的宗旨所在。
发明内容本实用新型针对现有技术中的传动控制装置采用单轴电机减速驱动，使得其在实现高精度跟踪的同时大大增加了制作成本，限制了线性菲涅尔太阳能的大规模推广和商业化应用的缺陷，提供了一种线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置。所述技术方案如下一种线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，安装在线性菲涅尔太阳能聚光集热器的支架上，所述装置包括顺次连接的驱动装置、减速装置及连动装置，所述驱动装置通过所述减速装置带动所述连动装置运动；所述的驱动装置包括驱动电机及控制系统，所述控制系统含有预设高精度太阳跟踪程序，所述控制系统通过程序控制所述驱动电机工作从而实现对太阳的自动跟踪；所述的减速装置包括减速机，所述减速机与所述驱动电机相连；所述的连动装置包括推杆、连接件及连动机构，所述推杆的一端与所述减速机相连，所述推杆的另一端通过所述连接件与所述连动机构相连，所述连动机构与线性菲涅尔太阳能聚光集热器上的多个反射镜组相连，所述连动机构用于带动所述多个反射镜组做旋转运动，通过所述推杆的往复直线运动实现所述连动机构的旋转运动，从而实现所述装置对太阳的自动跟踪。具体地，作为优选，所述连动机构包括直线运动部件和旋转运动部件，所述旋转运动部件为多个并且与所述多个反射镜组一一对应设置，多个所述旋转运动部件均设于所述直线运动部件上，通过所述直线运动部件带动所述旋转运动部件运动，从而带动所述多个反射镜组同时做旋转运动。具体地，作为优选，所述直线运动部件包括直线导杆、导轨、第二滑块，所述直线导杆与所述连接件相连，所述直线导杆的下方安装着导轨，所述导轨固定在所述支架上，所述第二滑块固定在所述直线导杆上，所述第二滑块使得所述直线导杆相对所述导轨滑动。具体地，作为优选，每个所述旋转运动部件均包括轴承支座、反射镜支撑轴、法兰联轴器、第一滑块、轴承压盖、连接轴、轴承及滑杆，所述轴承支座安装在所述支架上，所述反射镜支承轴穿过所述轴承支座，所述反射镜支承轴的一端与反射镜架固定连接，所述反射镜支承轴的另一端与所述法兰联轴器相连，所述法兰联轴器连接着所述滑杆的一端，所述滑杆的另一端由所述第一滑块穿出并可相对所述第一滑块做直线运动，所述第一滑块与所述连接轴固定连接，所述连接轴安装在所述轴承内，所述轴承安装在所述直线导杆内，并且通过所述轴承压盖与所述直线导杆相固定，初始状态，所述滑杆与所述直线导杆垂直布置，运动状态，所述滑杆相对所述反射镜支承轴的中心摆动。进一步地，为了使所述推杆相对所述支架的位置可调，所述的推杆通过固定底板与支架固定连接，所述固定底板与所述支架之间、以及所述推杆与所述固定底板之间均通过螺栓固定，所述固定底板设有容纳所述螺栓的长椭圆孔。进一步地，为了使所述导轨相对所述支架的位置可调，所述导轨通过支撑底板固定在支架上，所述支撑底板包括竖直安装面和水平支撑面，所述导轨与所述水平支撑面之间、以及所述竖直安装面与所述支架之间均通过螺栓固定，相应的所述竖直安装面设有沿竖向的长椭圆孔，所述水平支撑面设有沿前后向的长椭圆孔。进一步地，为了固定所述推杆的位置，所述装置包括自锁装置，所述自锁装置用于锁定所述推杆的运动位置。具体地，作为优选，所述自锁装置为带有刹车的驱动电机，或者是设置在所述减速机上的电磁制动器。进一步地，为了更好的跟踪太阳，所述装置还包括第一至第三限位开关，所述第一至第三限位开关设置在所述推杆上并与所述控制系统相连，通过所述第一至第三限位开关将信号反馈至所述控制系统，所述控制系统根据预设的程序及限位开关反馈的相对零点信号控制所述推杆的实时位移，从而驱动反射镜组转动到跟踪角度。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是相比现有技术，本实用新型实施例所述装置通过一台驱动电机带动所述连动装置连动，实现线性菲涅尔太阳能中所有反射镜组的连动，使所有反射镜组同时在设定范围角度内的摆放、转动，从而使所有反射镜组自动跟踪太阳将光反射到聚光器内，故此实现了高聚光效率，而且降低了系统成本，因此本实用新型具有易于实现、跟踪精度准、控制方便、成本低廉的优点。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例所述线性菲涅尔太阳能聚光集热器反射聚光原理图；[0024]图2是本实用新型实施例所述线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置总体简图；图3是本实用新型实施例所述连动机构结构简图；图3A是图3中的局部剖视放大图；图4是本实用新型实施例所述推杆与所述支架的可调结构简图；图5是本实用新型实施例所述导轨与所述支架的可调结构简图；图6为本实用新型实施例所述控制系统原理图。图中0控制系统，1驱动电机，2减速机，3法兰，4推杆，5固定底板，6支架，7连接件，8连动机构，9轴承支座，10法兰联轴器，11支撑轴，12反射镜架，13反射镜，14直线导杆，15连接轴，16轴承，17轴承压盖，18第二滑块，19导轨连接件，20滑杆，21第一滑块，22 支撑底板，23导轨，24第一限位开关，25第二限位开关，26第三限位开关；100反射镜组，101直线连动跟踪传动控制装置，102竖直支架，103反射镜场，104 聚光器，105太阳。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。如图1所示的线性菲涅尔太阳能聚光集热器，包括直线连动跟踪传动控制装置 101、反射镜场103、竖直支架102、聚光器104，其中，反射镜场103是由多个纵向规则排列的反射镜组100构成，每个反射镜组100包括多块反射镜，本例中，每个反射镜组100包括两块反射镜，反射镜场103由两个横向支架支撑，反射镜场103与一个支架之间安装着直线连动跟踪传动控制装置101，反射镜场103与另一个支架之间安装着轴转结构，聚光器104安装在竖直支架102的上端，位于反射镜场103的上方，并且聚光器104平行于反射镜场103 设置。如图2所示，本实用新型实施例所述的一种线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，安装在线性菲涅尔太阳能聚光集热器的支架6上，所述装置包括顺次连接的驱动装置、减速装置及连动装置，所述驱动装置通过所述减速装置带动所述连动装置运动；所述的驱动装置包括驱动电机1及控制系统0，所述控制系统0含有预设高精度太阳跟踪程序，所述控制系统0通过程序控制所述驱动电机1工作，从而实现对太阳的自动跟踪；所述的减速装置包括减速机2，所述减速机2与所述驱动电机1相连，具体地，减速机2的输入端与驱动电机1相连；所述的连动装置包括推杆4、连接件7及连动机构8，所述推杆4的一端与所述减速机2相连，具体地，减速机2通过法兰3固定于推杆4的末端，减速机2的输出轴同推杆 4的输入端相连；所述推杆4的另一端通过所述连接件7与所述连动机构8相连，所述连动机构8与线性菲涅尔太阳能聚光集热器上的多个反射镜组100(参见图1)相连，所述连动机构8用于带动所述多个反射镜组100(参见图1)做旋转运动，通过所述推杆4的往复直线运动实现所述连动机构8的旋转运动，从而实现所述装置对太阳的自动跟踪。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是相比现有技术，参见图2所示，本实用新型实施例所述装置通过一套控制系统控制0控制一台驱动电机1带动所述连动装置连动，实现线性菲涅尔太阳能聚光集热器上所有反射镜组100(参见图1)的连动， 使所有反射镜组100(参见图1)同时在设定范围角度内的摆放、转动(参见图1)，将太阳光反射聚集到平行于反射镜场103的聚光器104(参见图1)内，聚光器104(参见图1)内的镀膜钢管吸收太阳光将光能转化为热能，从而加热钢管内流动的工质，故此本实用新型实施例实现了高聚光效率，而且降低了系统成本，因此本实用新型具有易于实现、跟踪精度准、控制方便、成本低廉的优点。具体地，本实用新型实施例中，预设高精度太阳跟踪程序就是按照太阳运行规律计算反射镜13的位置和角度，再通过推杆4的位移和反射镜13的位置和角度关系来确定驱动电机1的正常跟踪太阳的转动速度和方向，以及在出现非常情况下，比如在风速超过设定范围的情况下，来确定驱动电机1非正常跟踪太阳的转动速度和方向及反射镜13的停止位置和角度。具体地，作为优选，如图2所示，所述连动机构8包括直线运动部件和旋转运动部件，所述旋转运动部件为多个并且与多个反射镜组100(参见图1) 一一对应设置，多个所述旋转运动部件均设于所述直线运动部件上，通过所述直线运动部件带动所述旋转运动部件运动，从而带动所述多个反射镜组100(参见图1)同时做旋转运动。 具体地，作为优选，如图2所示，所述直线运动部件包括直线导杆14、导轨23、第二滑块18，所述直线导杆14与所述连接件7相连，所述直线导杆14的下方安装着导轨23，具体地，直线导杆14通过导轨23连接件19和第二滑块18连接，所述导轨23固定在所述支架6上，所述第二滑块18固定在所述直线导杆14上并安装在导轨23上，第二滑块18使得所述直线导杆14相对所述导轨23滑动。具体地，参见图1所示，为了便于所述直线运动部件滑动，本实施例中设有多组导轨23 (参见图3)，多组导轨23 (参见图3)按照一定的间隔距离沿着直线导杆14 (参见图 3)的方向设置。具体地，作为优选，如图3所示，每个所述旋转运动部件均包括轴承支座9、反射镜支撑轴11、法兰联轴器10、第一滑块21、轴承压盖17(如图3A所示)、连接轴15(如图3A 所示)、轴承16 (如图3A所示)及滑杆20，如图3所示，所述轴承支座9安装在所述支架6上，所述反射镜支承轴穿过所述轴承支座9，所述反射镜支承轴的一端与反射镜架12固定连接，所述反射镜支承轴的另一端与所述法兰联轴器10相连，反射镜架12上固定反射镜13，所述法兰联轴器10连接着所述滑杆20的一端，所述滑杆20的另一端由所述第一滑块21穿出并可相对所述第一滑块21 做直线运动，如图3A所示，所述第一滑块21与所述连接轴15固定连接，具体地，第一滑块21 通过紧固件和连接轴15连接，所述连接轴15安装在所述轴承16内，所述轴承16安装在所述直线导杆14内，并且通过所述轴承压盖17与所述直线导杆14相压紧固定，如图3所示，初始状态，所述滑杆20与所述直线导杆14垂直布置，运动状态，所述滑杆20相对所述反射镜支承轴的中心摆动。进一步地，如图4所示，为了使所述推杆4相对所述支架6的位置可调，所述的推杆4通过固定底板5与支架6固定连接，所述固定底板5与所述支架6之间、以及所述推杆4与所述固定底板5之间均通过螺栓固定，所述固定底板5设有容纳所述螺栓的长椭圆孔， 具体地，固定底板5上分别设有四个同支架6连接用的横向长椭圆孔和四个固定推杆4用的竖向长椭圆孔，推杆4通过长椭圆孔可实现上下、前后方向的调整，从而避免加工和安装差，保证了传动的准确性和可靠性。进一步地，如图5所示，为了使所述导轨23相对所述支架6的位置可调，导轨23 固定在支撑底板22上，支撑底板22固定在支架6上，所述导轨23通过支撑底板22固定在支架6上，所述支撑底板22包括竖直安装面和水平支撑面，所述导轨23与所述水平支撑面之间、以及所述竖直安装面与所述支架6之间均通过螺栓固定，相应的所述竖直安装面设有沿竖向的长椭圆孔，所述水平支撑面设有沿前后向的长椭圆孔，具体地，支撑底板22竖直安装面设有四个同支架6连接用的竖向长椭圆孔，水平支撑面设有四个固定导轨23用的前后向长椭圆孔。连动机构8通过支撑底板22固定于支架6上时，可实现上下、前后方向的调整，避免了加工和安装差，保证了传动的准确性和可靠性。进一步地，如图2所示，为了固定所述推杆4的位置，所述装置包括自锁装置，所述自锁装置用于锁定所述推杆4的运动位置，这样既可以保证每组反射镜13镜面设定范围位置的放置，也可以防止因为风力或外力造成反射镜13的自由转动，从而保证反射镜13及时跟踪太阳。具体地，作为优选，所述自锁装置为带有刹车的驱动电机1，或者是设置在所述减速机2上的电磁制动器。进一步地，如图2所示，为了更好的跟踪太阳，所述装置还包括第一至第三限位开关M、25J6，所述第一至第三限位开关M、25J6设置在所述推杆4上并与所述控制系统相连，通过所述第一至第三限位开关M、25J6将信号反馈至所述控制系统，所述控制系统根据预设的程序及限位开关反馈的相对零点信号控制推杆4的实时位移，从而驱动反射镜组 100(参见图1)转动到跟踪角度。其中，第一限位开关M代表起点，第二限位开关25代表相对零点，第三限位开关26代表终点。如图1所示，由于线性菲涅尔太阳能中的每个反射镜组100(参见图1)的位置不一样，但所有反射光都聚集在同一聚光器内，所以每个反射镜组100(参见图1)跟踪太阳的角度是不一样的。这样可以在每个反射镜组100(参见图1)安装时按照一定的角度偏置， 同通过跟踪调试时的角度修正，对每个反射镜组100(参见图1)进行连动精准控制，自动跟踪太阳将所有反射镜组100(参见图1)的反射光都聚集在聚光器内。参见图6，本实用新型的工作原理1、控制系统预设太阳跟踪程序，根据太阳运行的周期和规律及推杆4(参见图2) 的位移和反射镜13(参见图2、的位置和角度关系，从而设计相应的程序控制电机的工作， 来保证每个反射镜组100(参见图1)即时跟踪将光反射到聚光器内。2、启动系统，从所有反射镜组100(参见图1)起点状态到自动跟踪太阳控制系统的时间模块给出信号，系统启动，驱动电机1(参见图幻快速转动，推杆4(参见图幻从起点位置快速移动到相对零点位置，此时反射镜组100(参见图1)对应的位置和角度为太阳刚升起时的反射镜组100(参见图1)将光反射到聚光器内的位置，第二限位开关25 (参见图2)给出信号以当前相对零点位置为起点，通过跟踪程序计算出当前时间推杆4的实时位置，推杆4(参见图幻从相对零点位置快速到达实时位置，然后驱动电机1(参见图幻按跟踪速度转动，所有反射镜组100(参见图1)按跟踪速度跟踪太阳，并将太阳光反射到聚光器内。3、停止系统，结束跟踪太阳到所有反射镜组100(参见图1)回归起点状态当推杆 4(参见图幻移动到终点位置第三限位开关沈(参见图幻给出信号或控制系统时间模块给出信号，驱动电机1(参见图幻快速反转，推杆4(参见图幻拖动所有反射镜组100(参见图1)快速往回转动。推杆4(参见图幻快速回到起点位置，第一限位开关参见图2) 给出信号系统停止工作，所有反射镜组100(参见图1)都转到起点状态。4、当异常情况发生，如在风速超过设定范围的情况下，会给系统带来安全隐患时， 风速传感器给控制系统信号，所有反射镜组100(参见图1)快速回到风载最小状态，减小风阻，当预测有异常情况发生时，或有必要人为进行控制时，系统在手动控制输入下也可按预设的程序控制或手动控制反射镜场到达设定范围内的任意角度。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，安装在线性菲涅尔太阳能聚光集热器的支架上，其特征在于，所述装置包括顺次连接的驱动装置、减速装置及连动装置， 所述驱动装置通过所述减速装置带动所述连动装置运动；所述的驱动装置包括驱动电机及控制系统，所述控制系统含有预设高精度太阳跟踪程序，所述控制系统通过程序控制所述驱动电机工作从而实现对太阳的自动跟踪；所述的减速装置包括减速机，所述减速机与所述驱动电机相连；所述的连动装置包括推杆、连接件及连动机构，所述推杆的一端与所述减速机相连， 所述推杆的另一端通过所述连接件与所述连动机构相连，所述连动机构与线性菲涅尔太阳能聚光集热器上的多个反射镜组相连，所述连动机构用于带动所述多个反射镜组做旋转运动，通过所述推杆的往复直线运动实现所述连动机构的旋转运动，从而实现所述装置对太阳的自动跟踪。
2.如权利要求1所述的线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，其特征在于， 所述连动机构包括直线运动部件和旋转运动部件，所述旋转运动部件为多个并且与所述多个反射镜组一一对应设置，多个所述旋转运动部件均设于所述直线运动部件上，通过所述直线运动部件带动所述旋转运动部件运动，从而带动所述多个反射镜组同时做旋转运动。
3 如权利要求2所述的线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，其特征在于， 所述直线运动部件包括直线导杆、导轨、第二滑块，所述直线导杆与所述连接件相连，所述直线导杆的下方安装着导轨，所述导轨固定在所述支架上，所述第二滑块固定在所述直线导杆上，所述第二滑块带动所述直线导杆相对所述导轨滑动。
4.如权利要求3所述的线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，其特征在于， 每个所述旋转运动部件均包括轴承支座、反射镜支撑轴、法兰联轴器、第一滑块、轴承压盖、 连接轴、轴承及滑杆，所述轴承支座安装在所述支架上，所述反射镜支承轴穿过所述轴承支座，所述反射镜支承轴的一端与反射镜架固定连接，所述反射镜支承轴的另一端与所述法兰联轴器相连， 所述法兰联轴器连接着所述滑杆的一端，所述滑杆的另一端由所述第一滑块穿出并可相对所述第一滑块做直线运动，所述第一滑块与所述连接轴固定连接，所述连接轴安装在所述轴承内，所述轴承安装在所述直线导杆内，并且通过所述轴承压盖与所述直线导杆相固定，初始状态，所述滑杆与所述直线导杆垂直布置，运动状态，所述滑杆相对所述反射镜支承轴的中心摆动。
5.如权利要求3所述的线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，其特征在于， 所述的推杆通过固定底板与支架固定连接，所述固定底板与所述支架之间、以及所述推杆与所述固定底板之间均通过螺栓固定，所述固定底板设有容纳所述螺栓的长椭圆孔。
6.如权利要求3所述的线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，其特征在于， 所述导轨通过支撑底板固定在支架上，所述支撑底板包括竖直安装面和水平支撑面，所述导轨与所述水平支撑面之间、以及所述竖直安装面与所述支架之间均通过螺栓固定，相应的所述竖直安装面设有沿竖向的长椭圆孔，所述水平支撑面设有沿前后向的长椭圆孔。
7.如权利要求1所述的线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，其特征在于， 所述装置包括自锁装置，所述自锁装置用于锁定所述推杆的运动位置。
8.如权利要求7所述的线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，其特征在于， 所述自锁装置为带有刹车的驱动电机，或者是设置在所述减速机上的电磁制动器。
9.如权利要求1-8任一项权利要求所述的线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，其特征在于，所述装置还包括第一至第三限位开关，所述第一至第三限位开关设置在所述推杆上并与所述控制系统相连，通过所述第一至第三限位开关将信号反馈至所述控制系统，所述控制系统根据预设的程序及限位开关反馈的相对零点信号控制所述推杆的实时位移，从而驱动反射镜组转动到跟踪角度。
专利摘要本实用新型公开了一种线性菲涅尔太阳能直线连动跟踪传动控制装置，涉及太阳能发电领域，所述装置包括顺次连接的驱动装置、减速装置及连动装置，所述的驱动装置包括驱动电机及控制系统，所述的减速装置包括减速机，所述的连动装置包括推杆、连接件及连动机构，通过所述推杆的往复直线运动实现所述连动机构的旋转运动，从而实现所述装置对太阳的自动跟踪。本实用新型实施例所述装置通过一套控制系统控制一台驱动电机带动所述连动装置连动，实现线性菲涅尔太阳能中所有反射镜组的连动，从而使所有反射镜组自动跟踪太阳将光反射到聚光器内，故此实现了高聚光效率，而且有效降低了系统成本，因此本实用新型具有易于实现、跟踪精度准、控制方便、成本低廉的优点。
文档编号F24J2/40GK202304000SQ20112041274
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者刘元元, 崔正军, 李转转, 熊勇刚, 陈洪晶 申请人:山东亿家能太阳能有限公司, 皇明太阳能股份有限公司