一种全自动太阳灶的制作方法
【专利摘要】一种全自动太阳灶，其由底座、反光板、加热熔器架、万向轴承、滑槽传动机构、螺母螺杆传动机构、变速箱、电机驱动电路、循环式定时开关、蓄电池、太阳能电池板组成，其中反光板、加热熔器架、万向轴承跟底座连在一起，滑槽传动机构与螺母螺杆传动机构组成整个传动调整部分，电机驱动电路与变速箱组成驱动部分，循环式定时开关、蓄电池与太阳能电池板组成控制部分。
【专利说明】-种全自动太阳灶
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种全自动太阳灶。
【背景技术】
[0002] 传统的太阳灶体积较大，设计笨重，尤其是在操作时对人力的干涉要求较高，反光 材料及设备的整体操作方式较为落后，当太阳角度和光线发生变化时就需要人为的控制来 时焦点聚集在需要的部位上，在便携性和操作性上有较大的不足和缺陷，尤其是不能实现 自动对光；虽然市场上也出现了一些全自动的太阳灶，但是大都科技含量高、技术难度大、 结构复杂、加工难度大、对材料的要求高、操作难度大、对环境和设备要求高、对外在因素变 化的反应迟钝，具体实施难度大，易损坏并且造价高昂，表面形式远大于实际应用，无法满 足特定的性能需求，更加没办法以低廉实惠的价格向经济实力较薄弱的群体进行推广。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种新型的全自动太阳灶，其能克服上述问题。
[0004] 根据本实用新型，一种全自动太阳灶，其由底座、反光板、加热熔器架、万向轴承、 滑槽传动机构、螺母螺杆传动机构、变速箱、电机驱动电路、循环式定时开关、蓄电池、太阳 能电池板组成，其中反光板、加热熔器架、万向轴承跟底座连在一起，滑槽传动机构与螺母 螺杆传动机构组成整个传动调整部分，电机驱动电路与变速箱组成驱动部分，循环式定时 开关、蓄电池与太阳能电池板组成控制部分。
[0005] 这种设计使得传统的手动式对光调节变为由驱动电机驱动下的全自动光线追踪 和捕捉，同时在精密的机械传动设计和电子定时调节与控制下免去了人工操作的麻烦，并 且提高了光线的利用率，同时在体积变小的情况下方面利用面积有了很大的提高，在便携 式和1?效率方面都有所提1?。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1是本实用新型的整体结构侧视图。
[0007] 图2是本实用新型的整体结构后视图。
[0008] 图3是本实用新型的单块反光板参数图。
[0009] 图4是本实用新型的三块反光板组装图。
[0010] 图5是本实用新型的三块反光板连接视图。
[0011] 图6是本实用新型的三块反光板连接部件视图。
[0012] 图7是本实用新型的万向轴承主视图。
[0013] 图8是本实用新型的万向轴承侧视图。
[0014] 图9是本实用新型的滑槽参数图。
[0015] 图10是本实用新型的滑槽座垫指示图。
[0016] 图11是本实用新型的滑槽弧度示意图。
[0017] 图12是本实用新型的滑槽与滑槽座垫安装示意图。
[0018] 图13为本实用新型的螺杆螺母传动示意图。
【具体实施方式】
[0019] 图1是本实用新型的整体结构侧视图。
[0020] 其中附图标记列表如下：反光板1、反光板支撑架2、主支承柱3、滑槽轮4、加热熔 器架5、万向轴承6、底座7。
[0021] 其中主支承柱最下端安装有底座7,在距离底座30-50cm的位置上是万向轴承6， 主支承柱的长度在50-70cm之间，在主支承柱的最上端焊接有加热容器架，加热熔器架的 中心点距万向轴承的距离为20cm，加热容器架为直径是30-40cm的圆环形铁支架，在万向 轴承上装有反光板支撑架，反光板支撑架总长为60-70cm，在反光板支撑架左端距万向轴承 20-25cm的位置上安装有滑轮槽，在反光板支撑架的另一剩余位置上安装有反光板，反光板 上贴有反光I吴，反光板的最左端与最右端的直线距尚大于l〇〇cm。
[0022] 图2是本实用新型的整体结构后视图。
[0023] 其中附图标记列表如下：滑槽轮4、加热熔器架5、万向轴承6、底座7、传动螺杆 8、传动螺母9、螺杆轴承10、手摇轮式大齿轮11、传动连杆12、变速箱13、部件支架14、滑槽 15、驱动电机16、循环式定时开关17、太阳能电池板18、蓄电池19、滑槽座垫20。
[0024] 其中滑槽轮与滑槽配合在一起，滑槽安装在滑槽座垫上，滑槽座垫焊接在部件支 架上，传动连杆将传动螺母与滑槽轮连接在一起形成一级传动部分，传动螺母与传动螺杆 配合在一起，传动螺杆的两端附近安装有螺杆轴承，在传动螺杆的最右端安装有手摇轮式 大齿轮，手摇轮式大齿轮与变速箱配合在一起，电动机安装在部件支架上并通过导线与循 环式定时开关、蓄电池、太阳能电池板连接在一起，循环式定时开关安装在主支承柱上，蓄 电池与太阳能电池板安装在部件支架的左边部分。其他未提及的部件已在图1中有所说 明，再不赘述。
[0025] 图3是本实用新型的单块反光板参数图。
[0026] 其中附图标记列表如下：支撑杆连接孔位20、拼合螺栓连接孔位21。
[0027] 其中单块反光板的侧边长度为100cm，两侧边的夹角为60度，在单块反光板的中 心线两侧2_3cm的位置上预留有上下两对左右对称的支撑杆连接孔位，用于反光板与反光 板支撑杆的连接，在两侧边有上下两对左右对称的拼合螺栓连接孔位，用于每块反光板之 间的连接。
[0028] 图4是本实用新型的三块反光板组装图。
[0029] 其中附图标记列表如下：单块反光板22、单块反光板23、单块反光板24。
[0030] 其中标号22, 23, 24的三块反光板形状、大小及其他各个参数完全一致，其侧边长 为100cm，并且每块反光板之间通过预留的连接孔位用螺栓连接紧固，三块反光板连接之后 其反光面积能够达到3m 2左右。
[0031] 图5是本实用新型的三块反光板连接视图。
[0032] 其中附图标记如下：双孔连接钢板主视形态25、螺栓孔位26、U形连接钢板27。
[0033] 其中ab段长为反光板侧边即为100cm，反光板左端高度为26cm，右端高度为11cm， 反光板左下端与右下端间的距离也为100cm，最下端是一端曲面，其为抛物线y2 = 200x1 的b点距抛物线焦点即反光焦点c5-10cm处截取的一段曲线绕中心线旋转60°所得的曲 面，反光板最上面与曲面法线的夹角为30°，经大致计算单块反光板的反光面积能够达到 lm2左右；连接部件分别是：双孔连接钢板主视形态、螺栓孔位、U形连接钢板，每块反光板 之间用这些连接部件连接起来。
[0034] 图6是本实用新型的三块反光板连接部件视图。
[0035] 其中附图标记列表如下：、双孔连接钢板侧视形态28、螺栓连接孔位29、抗弯空隙 30、紧固螺栓31、反光板32、反光板安装预留拼合螺栓连接孔位33、垫片34、螺母35。
[0036] 其中25是双孔连接钢板其弧度大致是直径为30-50cm的圆球的一段弧面，27是 U形连接钢板，其圆弧面直径大于反光板支撑杆直径，其中两块反光板通过双孔连接钢板在 螺栓的固定下连接在一起，通过垫片来提高固定的紧固程度并减小反光板连接在风力作用 下发生脱开的风险，连接好之后两块反光板之间留有3-5mm的空隙，用于减小在较大的弯 曲力下反光板发生折断的风险。
[0037] 图7是本实用新型的万向轴承主视图。
[0038] 其中附图标记列表如下：主支承柱36、径向轴承组37、转向孔位38、反光板支撑杆 截面39、周向轴承40。
[0039] 其中径向轴承组安装在直径大于主支承柱直径的圆筒形钢件两端，上下两轴承的 内圈与主支承柱焊接在一起，可以提供在反光板支承杆径向上的转动，圆筒形钢件横向中 心线位置上安装有周向轴承的安装杆，安装杆上装配有周向轴承，并且居于整个万向轴承 的中心位置，周向轴承上焊接有反光板支承杆，圆筒形钢件前后两端开有限制和便于反光 板支承架转动的转向孔位。
[0040] 图8是本实用新型的万向轴承侧视图。
[0041] 其中附图标记列表如下：主支承柱36、一段反光板支撑杆41。
[0042] 其中反光板支撑杆焊接在周向轴承上，被周向轴承分为两段，圆筒形钢件左右两 端的转向孔位上下两端点与转向轴承中心点的连线的夹角为74. 5度，也即北半球太阳视 运动在起落方向上的运动角度差，则反光板可在该角度范围能进行坚直方向上的角度调 节，其余部件已经图6中有所表述，不再赘述。
[0043] 图9是本实用新型的滑槽参数图。
[0044] 其中附图各个参数及标记解释如下：滑槽视觉内轨半径R1 = 16cm、滑槽视觉外轨 半径R2 = 18cm、滑槽视觉外轨圆心01、滑槽视觉内轨圆心02。
[0045] 图10是本实用新型的滑槽座垫指示图。
[0046] 其中附图各个参数及标记解释如下：滑槽座垫张口角23. 5°、滑槽座垫单片张口 角5.86°、冬春秋夏分别是在一年中不同季节以北纬40°附近区域为标准滑槽应当在滑 槽座垫上安装的位置。
[0047] 图11是本实用新型的滑槽弧度示意图。
[0048] 其中附图各个参数及标记解释如下：滑槽侧视弧面圆心、滑槽侧视弧面半径R3 = 20cm、滑槽侧视弧面在坚直方向上的高度为14cm。
[0049] 其中以冬季为例，滑槽的平面部位与滑槽座垫上冬季应当安装的单片位置用螺栓 紧固在一起，如在其他季节可依法在不同的时节单片上安装，因太阳在每天视运动高度角 变化只有56' 16"，所以可忽略不计。
[0050] 图12是本实用新型的滑槽与滑槽座垫安装示意图。
[0051] 其中附图标记列表如下：安装螺栓42、滑槽43、单片滑槽座垫44。
[0052] 其中滑槽与单片环槽座垫通过安装螺栓连接在一起。
[0053] 图13为本实用新型的螺杆螺母传动示意图。
[0054] 其中附图标记列表如下：传动螺杆8、螺杆轴承10、传动螺母9、手摇轮式大齿轮 11、手摇手柄46、止端盖45、传动连杆12、滑槽轮4。
[0055] 其中传动螺杆的左端末和右端附近安装有大小一致的螺杆轴承，用以减小传动螺 杆的传动阻力，传动螺杆右端轴承的左端安装的是手摇轮轮式大齿轮，大齿轮上安装了一 个手摇手柄，用以在控制系统发生紊乱时人工调节光线的跟踪，再右端是大齿轮的止端盖， 传动螺杆上有一段32厘米以上的螺纹，上面配合的是传动螺母，传动螺母与滑槽轮之间用 传动连杆无约束连接。
[0056] 其中对传动螺杆上螺纹的长度、螺距、螺纹深度及传动参数的解释：根据太阳光 线在一天中东西走向上走过的有效照射角140°，估算太阳光线全天每小时走过的角度为 17. 5°，又根据聚光焦点在加热容器底部移动的有效范围圆直径为20cm，所以大致估算太 阳光线在一段时间内停留在容器底部的有效范围角大约为8.5°，则基本可以确定太阳光 线在一小时内会经历两个有效范围角的变化，即每小时需进行两次焦点对光调整，则当滑 槽上有效螺纹长度为32cm时，即传动螺母在螺杆上在一个调整日内走过的距离为32cm，所 以，在一天8小时的有效光照时间内共需进行16次对光跟踪调节，则可以确定每次螺母走 过的距离为2cm，即20mm，所以为了方便人工手动调节，将32cm的螺纹长度按2cm标记为16 段，大致确定螺杆上的螺纹间距为2mm左右为佳，螺纹深度也定为2mm为佳，即每次调整螺 杆要转动10圈，则对驱动电机和变速箱的变速要求有所降低。
[0057] 本实用新型的全自动太阳灶由反光板（1)、反光板支撑杆（2)、主支承柱（3)、滑 槽轮（4)、加热熔器架（5)、万向轴承￠)、底座（7)、传动螺杆（8)、传动螺母（9)、螺杆轴承 (10)、手摇轮式大齿轮（11)、传动连杆（12)、变速箱（13)、部件支架（14)、滑槽（15)、驱动电 机（16)、循环式定时开关（17)、太阳能电池板（18)、蓄电池（19)、滑槽座垫（20)组成，其中 主支承柱（3)与底座（7)连接在一起，主支承柱（3)顶端安装有加热熔器架（5)，主支承柱 (3)上安装有万向轴承（6)，万向轴承（6)上安装有反光板支撑杆（2)，反光板支承杆（2)上 安装有反光板（1)，支架（14)上安装有滑槽座垫（20)，滑槽座垫（20)上安装有滑槽（15)， 滑槽（15)上安装有滑槽轮（4)，滑槽轮（4)与传动螺母（9)通过传动连杆（12)连接在一 起，传动螺母（9)与传动螺杆（8)配合在一起，传动螺杆（8)两端附近装有螺杆轴承（10) 并在其一端末装有手摇式大齿轮（11)、手摇式大齿轮（11)与变速箱（13)配合在一起，变速 箱（13)又跟驱动电机（16)通过齿轮配合在一起，驱动电机（16)通过导线与循环式定时开 关（17)连接在一起，循环式定时开关（17)由蓄电池（19)供电，并且蓄电池（19)充电由太 阳能电池板（18)完成，形成控制电路。
[0058] 下面详细描述全自动太阳灶的具体工作操作实施原理：额定电压为12V平稳低速 驱动电机的电能供给由电压为12V的蓄电池完成，太阳能电池板在发电时给蓄电池充电， 根据所选用的电机转速的变速箱的变速比设定循环式定开关在单次循环内的开断时间，并 设定循环次数为16次，循环式定时开关控制低速驱动电机的转动和停止，当定时开关断开 时间结束而开启电路时低速驱动电机就会以其固定的转速转动，低速转动的驱动电机附带 的驱动齿轮与固定变速比的变速箱将周向的扭力不小于100N的转动力矩传动到与传动螺 杆相连接的手摇轮式大齿轮，手摇轮式大齿轮带动传动螺杆转动，有效传动螺纹长320mm 螺距为2mm螺纹深度为2mm的传动螺杆转动时带动与其相配合的传动螺母在传动螺杆的轴 向上进行固定轴向移动速度的直线运动，假设以一整天开始的第一次定时通断为例，在螺 杆轴向上向前移动的螺母推动螺母与滑轮之间的长40cm以上的连杆也向前移动，连杆推 动滑槽轮在与滑槽轮配合的滑槽内做限制轨迹的滚动，单次运动在螺杆上走过的螺纹数为 16,轴向上走过的路程为20mm，滑轮在滑槽水平方向上内走过的路程为20mm，滑槽轮中心 绕滑槽中心转过的角度为11. 25度，其在一天内走过的轨迹与太阳在天空之走过的视运 动轨迹曲线一致，安装滑轮的反光板支撑杆在滑轮的移动下做以万向轴承为中心的转动， 同样转过11. 25度角，跟反光板支撑杆连接在一起的反光板同时转动，同样转过11. 25度 角，转动时间为设定的驱动电机工作时间，反光板焦点在这段时间内刚好走过与地球自转 的在加热熔器底部移动所形成轨迹相同的轨迹，焦点的移动路程为200_，在转动一段时间 之后定时循环式开关设定开通时间结束，驱动电机停止工作，反光板停留在反光板刚好照 射在加热容器的底部的有效范围（直径200mm的圆）内，此时一段时间内太阳因地球自转 而进行移动，反光板焦点也随之在加热熔器底部移动，当焦点刚好将要移出容器底部有效 范围时移动路程为200_，循环式定时器设定断开时间结束设定开通时间开始电路接通，驱 动电机开始转动，重复上述动作，驱动电机停止工作之时反光板焦点刚好沿刚才地球自转 的在加热熔器底部移动所形成轨迹的逆向运动并在时间结束时停留在端点（距容器支架 中心点25-50_)，此时进入下一个循环；当全天内所有循环（16次）结束时，即太阳落山 时，可用人力摇动调节或复位手摇轮将螺杆逆向转动使反光板复位到螺杆上标记的开始位 置，第二天太阳升起时定时器定时开启循环前一天的工作。全天内的循环次数及定时开关 的单次通断时间因太阳灶在全球使用位置的不同而略有变化。
[0059] 该实用新型一种全自动太阳灶不是同步光学跟踪，而是根据太阳的运动而在有效 范围和规定时间内做调整。所以使用中可能出现的定时器故障及解决办法：定时器早于或 晚于规定时间开启，致使反光板跟踪太阳光晚于或早于太阳运动，可通过手动调节或复位 手摇轮配合在螺杆上的标记做手动调节，此时必须等待螺母行进到标记部位，开启定时器 即可。
[0060] 本实用新型一种全自动太阳灶的优点：本实用新型的设计不仅改变了传统人工 调对光线的操作方式而且在便携性和反光利用率的改进上有了较大的进步，在有限的成本 控制内，在尽量缩小太阳灶体积和减轻太阳灶重量的基础上，改进了传统的对光方式，相比 于类似的控制方式，考虑到太阳灶实际带来的经济效益与其本身价值的比重和受众群体的 整体经济负担状况，摒弃了类似控制方式中注重高科技注重高技术含的做法，采用简单的 机械式对光调节跟踪与市场已有的价格低廉、性能足够、运行稳定的电子控制器相配合的 方式，在维持传统太阳灶制造成本、减小体积重量的同时改进了操作方式、增大了反光利 用面，传统太阳灶的有效反光利用面积只有1到2平方米，而该使用新型的反光利用面积 达到了 3平方米，并且最终成型体积尺寸（以图1图2为参考）仅为总高60-80cm，前后 长120-140cm，左右宽120-140cm ;同时在驱动电机的电能供给上采用了自给自足的供电方 式，蓄电池与太阳能板的结合使得电能的供给充足稳定，在整体设计结构方面在保留传统 设计优点的同时大面积的改进了传统设计的不足，由于本实用新型采用定心式（即加热容 器架与柱支撑杆不发生转动和移动）对光调节跟踪方式，所以放弃了传统反光板的曲面参 数和安装操作方式，而采用了自行新设计的曲面参数和调节方式，保证了更大的光线利用 面积；高反射强度反光膜的采用增强了光线的反射率，其他材料的选择也尽量遵循质量轻、 强度高、造价低、加工易、安装简便、运输方便的原则，使得该实用新型无论反光强度、操作 简便程度、安装快捷程度、加工容易程度、运输方便程度和造价方面都有所提高。
【权利要求】
1. 一种全自动太阳灶，其特征在于，其由反光板（1)、反光板支撑架（2)、主支承柱（3)、 滑槽轮（4)、加热熔器架（5)、万向轴承￠)、底座（7)、传动螺杆（8)、传动螺母（9)、螺杆轴 承（10)、手摇轮式大齿轮（11)、传动连杆（12)、变速箱（13)、部件支架（14)、滑槽（15)、驱 动电机（16)、循环式定时开关（17)、太阳能电池板（18)、蓄电池（19)、滑槽座垫（20)组成， 其中主支承柱（3)与底座（7)连接在一起，主支承柱（3)顶端安装加热熔器架（5)，主支承 柱（3)上安装万向轴承（6)，万向轴承（6)上安装反光板支撑杆（2)，反光板支承杆（2)上安 装反光板（1)，支架（14)上安装滑槽座垫（20)，滑槽座垫（20)上安装滑槽（15)，滑槽（15) 上安装滑槽轮（4)，滑槽轮（4)与传动螺母（9)通过传动连杆（12)连接在一起，传动螺母 (9)与传动螺杆⑶配合在一起，传动螺杆⑶两端附近安装螺杆轴承（10)并在其一端安 装手摇式大齿轮（11)，手摇式大齿轮（11)与变速箱（13)配合在一起，变速箱（13)又跟驱 动电机（16)通过齿轮配合在一起，驱动电机（16)通过导线与循环式定时开关（17)连接在 一起，循环式定时开关（17)由蓄电池（19)供电，并且蓄电池（19)充电由太阳能电板（18) 完成，形成控制电路。
2. 根据权利要求1所述的全自动太阳灶，其特征在于反光板由三块或者三块以下敞口 角为60度的标准反光板组成。
3. 根据权利要求2所述的全自动太阳灶，其特征在于标准反光板由曲率方程为y2 = 2Px的抛物线闭合曲面上的二分之一圆周面组成。
4. 根据权利要求1所述的全自动太阳灶，其特征在于反光板支撑杆的长为60cm到 70cm，直径为20mm，壁厚不小于3mm，在距其一端20cm处焊接有一个直径为40mm的转向辅 助球，距转向辅助球20cm处的末端装有一直径与滑槽宽度相配的滑轮。
5. 根据权利要求1所述的全自动太阳灶，其特征在于主体支架从上到下由炊具支架、 万向轴承球、中心主杆、中间其他支架及底座四部分组成。
6. 根据权利要求1所述的全自动太阳灶，其特征在于万向轴承由三个普通轴承组成， 其中两个轴承平行，另一个轴承垂直于其他两个轴承并安装在中心线上，万向轴承在纵向 上的角度限制范围为74. 5度。
7. 根据权利要求1所述的全自动太阳灶，其特征在于底座为边长在50cm到70cm之间 的由单边长3cm的三角形型钢焊接而成的三角架架构。
8. 根据权利要求1所述的全自动太阳灶，其特征在于滑槽为直径16cm和18cm的扁半 圆弧形内外双轨限制滑槽，其与滑轮配合完成反光板的转向，其中滑槽在坚直方向上的弧 面长度为14cm，滑槽底座为仰面角为23度26分的双弧面架构。
9. 根据权利要求1所述的全自动太阳灶，其特征在于螺杆的螺距为2mm螺纹深度也为 2mm，其中螺螺杆上的螺纹长度为32cm以上，两端加装有减小自转阻力的双轴承机构，其一 端装有调节或复位手摇轮，另一端是与齿轮组相配合的大齿轮；传动螺母上焊接有两端自 由的连杆，连杆另一端与滑轮焊接在一起。
10. 根据权利要求1所述的全自动太阳灶，其特征在于电动机在设定的开通时间内转 过的圈数经变速箱和手摇式大齿轮变速后在时间T内输出的圈数必须为10圈且驱动电机 的电压为12V最低扭力不低于50N，同时蓄电池的电压为12V，太阳能电池板的输出电压不 低于12V并且能给12V蓄电池充电。
【文档编号】F24J2/46GK203893444SQ201320731557
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】伊建昌, 李戬, 李灼华, 张 成, 郭华朋, 牛金霞 申请人:伊建昌, 李戬, 李灼华, 张 成, 郭华朋, 牛金霞